重磅文献解读 | 解锁生物屏障：基于RNA的复杂生物制剂非临床安全性考量

前言

今天讲解的文献是2026年4月10日发表于《nature reviews drug discovery》的评论文章“Unlocking biological barriers: nonclinical safety considerations for RNA-based complex biologics”，是关于最近很火的生物偶联寡核苷酸药物(Bioconjugated oligonucleotides，BCOs)的非临床安全性评价内容。

本书也会讲解什么是生物偶联寡核苷酸药物，以飨读者。文末有全文链接。

什么是BCOs药物？

简单来说，BCOs 是一类“杂合子”分子。它通过化学键，将执行任务的寡核苷酸（如 siRNA、ASO、核酸适配体等）与精准导航的生物分子或配体（如糖类、抗体、多肽、脂质等）连接在一起。

常见 BCOs 类型一览表：

一个典型的 BCO 分子通常包含三个部分：

1. “弹头”：寡核苷酸(Oligonucleotide)，执行治疗功能，如通过 RNA 干扰（siRNA）抑制致病蛋白合成，或通过反义寡核苷酸（ASO）调节基因表达。

2. “载体/配体”：生物分子 (Bioconjugate/Ligand)，负责识别细胞表面的受体，决定了药物会去往哪个器官（肝脏、肌肉、免疫细胞等）。

3. “连接子”：Linker，连接上述两者。它需要保证药物在血液中稳定，并在进入细胞后释放出“弹头”。

案例：Del-zota

为了更直观地理解 BCOs，我们以目前进展最快的抗体偶联寡核苷酸药物（AOC）——Delpacibart braxlosiran (Del-zota) 为例。

这款由 Avidity Biosciences 研发的药物，主要用于治疗杜氏肌营养不良症（DMD44）。它也是全球首个进入3 期临床的 AOC 药物，预计 2026 年下半年提交上市申请。

Del-zota 目的是将PMO输送到骨骼肌和心脏组织，特异性跳过营养不良蛋白基因的第 44 号外显子，从而使患有具有可跳跃外显子44（DMD44）突变的杜氏肌营养不良症患者产生肌营养素。

Del-zota由两个关键部分组成：

1. 单克隆抗体 (mAb)： 靶向转铁蛋白受体 1 (TfR1) 的单克隆抗体。TfR1 在骨骼肌和心肌细胞表面高度表达。

2. 治疗性寡核苷酸 (PMO)： 一种磷酰二胺吗啉代寡核苷酸（PMO），其序列设计用于诱导外显子44跳跃。

Del-zota 通过抗体特异性结合肌肉细胞膜上的TfR1受体，通过受体介导的内吞作用将整个AOC药物包裹并吞入细胞内部。进入细胞后，PMO从抗体上解离或从内吞体中释放，进入细胞核发挥作用。

BCOs非临床安全性评价要点

1. 目标特异性和物种依赖性

许多BCOs包含人类和非人灵长类（NHP）特异性的生物制剂和/或寡核苷酸成分，所以导致BCOs药物药效在非临床物种中作用有限或者没有。因此，可以使用替代分子在相关动物模型或人源转基因动物模型中测试，完成符合3R原则的BCOs安全性评价。

必须评估靶向生物制剂与连接蛋白-寡核苷酸载荷的交叉反应性：

在临床试验前证明替代分子与临床拟用药物在PK/PD、生物分布、清除率和安全性方面的等效性至关重要。替代药物应表现出与临床拟用药物相似的靶向性、暴露-反应关系，以及相对于临床拟用药物相当或更保守的生物分布特征。

1. 混合药理学

BCOs由多个组分偶联而成。连接蛋白-寡核苷酸组分可能赋予小分子样的靶向/非靶点毒性，而生物组分则决定了大分子样靶向介导的分布。因此，非临床策略必须考虑非靶点效应、组织外/靶点效应、夸大或次要药效学，以及组织分布对毒性的影响。在FIH试验前，理解连接子化学、寡核苷酸修饰和靶向基团如何相互作用影响毒效应至关重要。

1. 组织特异性的递送配体

包括纳米颗粒、抗体、肽或脂质载体在内的递送系统，还需要另外考虑它们的安全性。这些包括局部耐受性、对非靶点组织的结合、系统性生物分布和免疫原性。无论是分子特异性还是载体相关属性的表征，通常都需要开展非临床安全性试验，以充分指导人类风险评估。

1. 安全性药理学

根据ICH S7A，心血管、中枢神经系统和呼吸系统评估通常伴随重复给药毒性试验开展，必要时开展hERG 试验。当BCOs针对全新或系统性重要通路（如免疫调节）或出现特殊应用场景（如幼年动物模型）时，安全药理学研究可单独开展。

1. 非临床毒理学研究中的剂量选择

剂量选择策略应以最大耐受剂量、最大可行剂量或药理学相关暴露倍数为指导，例如基于曲线下血浆面积（AUC）或体表面积调整剂量的预测人体暴露量的10–50倍。对于基于RNA的治疗，因为不同物种在药代和免疫原性上的差异可能干扰安全系数的应用，所以基于暴露量的剂量选择尤为重要。

1. 重复给药毒性试验

根据ICH M3，用于慢性或长期重复临床给药的BCOs通常在啮齿动物中开展最长六个月，NHPs为九个月的重复给药毒性试验。评估内容包括标准毒性终点、组织病理学、临床化学、PK/PD 以及代谢物表征（连接蛋白降解、转运载体或 RNA 切割）。尽管非人灵长类动物常因靶点相关性而被选择，但仍可能需要使用载荷和/或结合型态的啮齿动物试验评估夸大的药效学或全身性毒性。此外，使用表达人源配体的转基因小鼠试验和/或活性载荷靶点试验，或使用替代品，都可能进一步降低转化风险。

1. 免疫原性、细胞因子反应和抗药物抗体

免疫原性和细胞因子反应是BCOs的关键考虑因素，因为它们可能激活先天免疫通路（如 TLR7/8 或 RIG I）和适应性免疫反应。因此，非临床安全性评估应考虑细胞因子释放、补体激活、抗药物抗体（ADAs）和溶血。包括外周血单核细胞检测和人源化系统在内的预测性体外方法，以及体内研究，都有助于评估细胞因子释放综合征和免疫介导毒性的风险。

ADA通常应在重复给药毒性试验中监测，因为它们可能改变暴露、减弱药效或形成免疫复合物，从而使安全性评估变得复杂。检测到ADA时，应评估其中和潜力及对暴露和药效的影响。根据偶联药物设计和作用机理，有必要区分针对完整偶联药物与单个成分的免疫反应。

1. 脱靶和扩大的药理学

靶点评估，包括计算机分析、体外筛选和组织交叉反应性研究，用于识别非目标组织中的非预期分子相互作用或表达。这些评估支持对非靶组织中脱靶效应和扩大的药理学的表征，为风险评估策略提供参考。

1. 生物分布与药代动力学

由 BCOs涉及复杂的化学修饰，包括核苷类似物和改变稳定性和消除途径的封帽结构，全面的生物分布特性分析对BCOs至关重要。必须考虑针对特定物种基因的特异性结合。各组织的暴露量对于评估疗效与靶器官毒性的关联至关重要。可以使用qPCR、基于杂交的检测法或报告系统等方法评估RNA在组织中的分布。

1. 遗传毒性和致癌性

遗传毒性检测包括Ames检测以及体外和体内染色体异常或微核检测。这些检测方法可用于评估连接子化学、寡核苷酸修饰或反应性中间体相关的遗传毒性。

对于缺乏DNA整合潜力的寡核苷酸和经过充分表征的寡核苷酸，遗传毒性检测可以简化，寡核苷酸致癌策略可根据证据权重（WoE）方法进行定制和指导。根据ICH S1B，可根据基于载体的证据和与监管机构的互动支持豁免冗余检测，包括终身啮齿动物致癌性研究。

1. 生殖与发育毒性（DART）和光毒性

用于有生育能力的人群的BCOs需要考虑暴露、靶点表达和作用机制的DART风险。与寡核苷酸经验一致，BCO（BCO）的DART风险通常可以通过整合药效学、生物分布和重复给药毒性数据的WoE方法来解决，而非默认非人灵长类动物生殖研究。当生殖组织中靶向表达极少且毒性研究中无相关生殖发现时，使用替代基因、文献信息和机制理解的啮齿动物研究可能已足够。仅仅存在生物成分并不意味着需要进行非人灵长类动物的生殖评估，这应综合科学评估。

纳米颗粒传递系统和赋形剂在预计暴露于光照下时，可能需要根据ICH S10进行局部耐受性和光毒性评估。

1. 监管考虑因素

BCOs是根据ICH M3（R2）和 ICH S6（R1）两种特性开发的复杂模态，反映了它们在小分子和大分子混合体的特性。新兴的非偶联RNA治疗监管指南虽然尚未完全适用，但这些指南为载体毒性和风险评估提供了有用的背景。针对急性或危及生命适应症的BCOs，可基于风险评估的方法采取简要或修改的非临床安全性评价项目，前提是安全边际被充分表征。及早且积极地与监管机构合作，对于在替代药物的使用、模型选择、非临床终点及关键安全性研究的时机上达成一致至关重要。

1. 伦理和运营考虑

强烈鼓励采用经过验证的NAMs，包括体外系统、器官芯片技术、人本化模型和计算方法，以最大限度地减少动物使用，同时保持转化价值，符合3R原则。适当的统计设计和队列规模仍是确保对毒理学风险进行稳健特征的关键。

结语

BCOs 的非临床安全性评估是一场“科学与风险”的博弈。通过建立机制研究驱动、基于风险评估的科学框架，我们才能让这些创新药物安全地从实验室走向临床，造福更多患者。

文献全文下载：

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