2025年siRNA化学修饰的专利保护策略报告

小核酸药物简介 小核酸药物是指药物构成为核苷酸序列，作用于mRNA进而干预靶标基因进行治疗的药物。目前主要有三类小核酸药物，为ASO（AntisenseOligonucleotides，反义寡核苷酸）类药物、 RNAi（RNA Interference，RNA干扰）类药物和RNAa类药物（RNA Activating，即RNA激活）。 小核酸药物历史简介 小核酸药物原理——ASO ➢反义寡核苷酸（ASO）是指化学合成的由12-30个核苷酸构成的单链RNA或DNA，其能与目标RNA序列形成互补配对。 ➢ASO的作用机制有两种，多数进入细胞的ASO与靶标mRNA结合后，引发RNase H1酶或Ago2酶对mRNA-ASO结合物的降解；而少数ASO与mRNA结合后不激活酶，仅仅是起到了占位作用。这两种机制都使得靶标mRNA无法翻译成蛋白质，进而起到治疗疾病的作用。 小核酸药物原理——RNAi •siRNA：是目前最为成熟的RNAi技术。原理为引入外源性的dsRNA，其被核酸内切酶Dicer识别并切割成siRNA，siRNA在胞浆内会与蛋白质形成RNA诱导沉默复合物（RISC），后正义链降解，而拥有更稳定5’端的反义链保留在激活的RISC中，而后该复合物便会在siRNA的带领下切割靶mRNA，起到使基因沉默的作用。•miRNA：目前有关miRNA的药物均还处于临床阶 段。miRNA是由内源性的pre-miRNA形成的，其在细胞质内被Dicer切割成miRNA双链，进而与AGO等形成miRISC，随后正义链降解，而反义链引导miRISC与靶mRNA结合，使其沉默。关于miRNA主要有两类药物研发思路，一类是注射外源性的miRNA类似物（一种合成的双链RNA小分子）以补充某些疾病中miRNA的缺失；另一类为miRNA抑制剂，他们可以与内源性的miRNA配对，从而影响目标miRNA的功能。 小核酸药物优势 设计简便，研发成功率高、周期短 靶点丰富，适应症分布广泛 从理论层面上说，任何由基因表达异常引发的疾病都可以通过设计小核酸药物进行治疗，大大拓宽了可设计药物的领域。从目前上市药物的情况及临床研究情况来看，小核酸药物涉及癌症、自免、抗感染、眼科、罕见病领域等等。 基于靶点的药物设计往往受到靶点可成药性的影响，且需要进行大规模的筛选。而小核酸药物是基于碱基互补原理对表达相关蛋白质的基因进行调节，随着DNA测序技术的不断发展，设计一款小核酸药物十分容易。 药效持久、给药次数少 根据相关文献报道，当靶标被降解后，RNA诱导的沉默复合体（RISC）可以循环工作，重新参与其余mRNA的降解。因而，小核酸药物药效更加持久，给药次数少，患者依从性高。如Alnylam研发的药物Patisiran，通过 转化基础深厚 ASO和RNA干扰技术发展至今已经成熟，从实验室到临床转化相对容易。 静脉滴注给药，仅需每三周给药一次。 小核酸药物设计要点 增强稳定性 如前所述，小核酸药物的发展曾经经历过一段低谷期。这主要是因为以下几点原因： •通过对小核酸药物的糖、磷酸酯、碱基进行化学修饰，可以有效降低药物对核酸酶的敏感性；•同时，对药物进行纳米化设计也可以避免药物与酶的直接接触。 •稳定性差：小核酸药物进入体内进入血液循环后，由于磷酯键对酶不稳定，导致其很容易被降解。•靶向性不强：小核酸药物均是带负电的大分子，不具备穿透组织和细胞膜的能力。这类分子很容易被肾小球滤过，在血中的半衰期只有约10分钟，很快进入尿液排出体外。•存在不可预知的毒副作用：从理论上来说，小核酸药物是利用反义链和目标mRNA的碱基对完全配对以实现沉默目标mRNA的作用的。但在实际应用上，碱基对稍有不同也可以实现配对，进而发生脱靶，产生毒副作用。 增强靶向性 通过设计合适的药物递送系统，如脂质纳米粒（LNP）、GalNAc等，可以避免药物在到达靶细胞前的提前清除，且GalNAc系统可以实现肝靶向性，一定程度上抑制了脱靶效应。 小核酸药物设计要点——化学修饰 对于小核酸药物的化学修饰，大体上可以分为五种： ◼磷酸骨架修饰◼核糖修饰、◼核糖五元环修饰◼碱基修饰◼末端改造 小核酸药物设计要点——化学修饰 RNAi化学修饰基础专利概况02 RNAi化学修饰专利——核糖修饰 siRNA化学修饰，早期的核糖修饰技术专利主要由Ionis公司掌握。 Ionis（Isis Pharmaceuticals）（现为Ionis）曾经诉Alnylam的siRNA疗法相关的活动侵犯了某些Ionis化学专利，当时距离将siRNA疗法商业化还有数年时间，因此受到药物开发商可享有的侵权索赔“安全港”的保护。后期Alnylam在获得与化学修饰相关的专利时，与Ionis交换专利许可，双方互利互惠。 Ionis专利族1：Ionis公司早在1990年开始陆续申请专利，以续案/分案的方式申请了包括200多件专利的大家族，包括最早的反义寡核苷酸（ASO）修饰到针对寡核苷酸的核糖修饰。该专利族以美国专利为主（180余件），未申请进入中国，该专利族相关专利已届满失效。 对于RNAi相关修饰，该专利族主要涉及寡核苷酸的2’-核糖修饰。 代表专利如US7138517B2： 权利要求1：一种寡核苷酸类似物，包括多于一个2’-修饰的2’-脱氧呋喃糖基部分，上述修饰包括卤素、叠氮基、氨基或烷氧基等取代，并且其中一个2’-修饰的不同于另一个2’-修饰，可以用于提升siRNA的亲和力和核酸酶抗性。 即，该权利要求可以阻止他人使用包含2’-F或2’-OMe等至少两种修饰的寡核苷酸。 RNAi化学修饰专利——核糖修饰 Ionis专利族2:Ionis公司另一个涉及寡核苷酸修饰的专利族，是包括以续案/分案的方式申请如WO1997046570A1、WO2004042029A2、WO2004043979A2等一系列专利族的一个专利大家族。包括全球180余件专利申请，但并未申请进入中国。 该专利族主要发明人为Stanley T. Crooke，系Ionis公司创始人。该专利族主要涉及使用经修饰的寡核苷酸以获得酶介导的靶标mRNA的裂解。 代表专利如US7432250B2（期限届满）： 涉及使用寡聚化合物治疗疾病的方法，其中限定寡聚化合物可与靶RNA杂交，同时限定寡聚化合物的长度（15至25个核苷亚基）和修饰（多个具有2’-羟基呋喃戊糖基的核苷亚基和提高核酸酶抗性的经修饰核苷亚基）。 权利要求中对于寡核苷酸的修饰采用了功能性限定，可以阻止竞争者使用满足上述限定条件的寡聚物（包括siRNA）治疗疾病。 RNAi化学修饰专利——核糖修饰 1. A method of treating a patient havinga disease characterized by the undesired production of a proteinencoded by a target RNA, comprising administering to said patient a pharmaceutically effective amount of anoligomeric compound, wherein said compound:(i) is specificallyhybridizablewith said target RNA; (ii) is 15 to 25 nucleoside subunits in length;(iii) comprises a plurality of nucleoside subunits with 2′-hydroxylpentofuranosylsugar moieties; and(iv) comprises at leastone modified nucleoside subunit, wherein said modification increases affinity of saidcompound to said target RNA or increases resistance of said compound to single-stranded nucleases. 2. The method of claim 1 whereinat least one modification is a phosphorothioateinternucleosidelinkage.3. The method of claim 1 whereinat least one modification is a 2′-substituted sugar modification.4. The method of claim 1 whereinat least one modification is a 2′-alkoxy sugar modification.5. The method of claim 1 whereinat least one modification is a 2′-methoxy sugar modification.6. The method of claim 1 whereinat least one modification is a 2′-fluoro sugar modification.7. The method of claim 1 whereinat least one modification is a 2′-methoxyethyl sugar modification. RNAi化学修饰专利——核糖修饰 IONIS专利族2:WO1997046570A1、WO2004042029A2、WO2004043979A2 该专利族大部分专利已届满失效，目前还有个别美国专利由于专利期限延长处于保护期内 US7432250B2 US8604183B2 预估到期日2025年8月28日 预估到期日2027年4月20日 RNAi化学修饰专利——核糖修饰 （接上页） US7875733B2“4'-硫代核苷”预估到期日2028年3月13日 US7696345B2“双环核糖”预估到期日2026年5月12日 RNAi化学修饰专利——核糖修饰 专利族3:Ionis公司核糖修饰专利还包括LNA（Locked nucleic acid）修饰专利族WO2007090071A2，涉及6-修饰的双环核酸类似物。 该专利族中美欧日同族专利均已获得授权，相关专利最早2027年到期。 代表中国专利如CN102766630B，涉及具有2’-O-C(H)(R)-4’桥的核苷寡聚物，R具有形成(R)或(S)异构体的特定构型 RNAi化学修饰专利——磷酸酯修饰 1、硫代磷酸酯（PS）修饰 硫代磷酸酯（PS）修饰是目前最广泛使用的磷酸酯修饰，主要用于提高核酸酶抗性，但其修饰位置、数量或手性都会影响siRNA的功能。 硫代磷酸酯修饰技术本身不涉及保护范围宽泛的基础专利 Ionis公司早期的2’-核糖修饰专利（如US6476205B1）已经涉及包含至少一个硫代或氨基取代的磷酸酯骨架修饰和至少一个2’-O-甲基修饰的寡核苷酸 RNAi化学修饰专利——磷酸酯修饰 2、5’-(E)-乙烯基膦酸酯 5’-(E)-乙烯基膦酸酯(5’-(E)-VP)是一种5’-磷酸盐的磷酸酶抗性类似物，当其引入siRNA的反义链时，提高了与AGO2蛋白之间的结合亲和力，促使其加载至RISC复合物中。 5’-(E)-VP修饰最早由Ionis开发，于2010-04-28申请美国优先权US61/328990，后经由PCT国际专利申请WO2011139702A2全球布局； 该专利族中美欧同族专利均已授权，相关专利最早于2031年到期 代表专利如中国专利CN103154014B，涉及5’修饰核苷的结构通式，其中包括5’膦酸酯修