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寡核苷酸的化学修饰地图:从一个获批的乙肝 ASO 看四个关键位置

     2026 年 10 月 20 日,GSK 的反义寡核苷酸(ASO)药物贝普若韦生(Hibsago)获 FDA 批准,联合核苷(酸)类似物用于无肝硬化的慢性乙肝成人患者。B-Well III 期数据显示,6 个月疗程后总体人群功能性治愈率 19%(233/1220,安慰剂 0/614),基线表面抗原 ≤1000 IU/ml 亚组达 26%。这是首个在获批层面兑现"乙肝功能性治愈"的核酸药物。对做化学的人来说,它也是一个把寡核苷酸修饰讲清楚的现成样本。

image-02-寡核苷酸修饰位置

一、为什么寡核苷酸必须修饰

天然的磷酸二酯 DNA/RNA 进不了细胞,进了细胞也活不过几分钟——血浆核酸酶、肾脏清除、细胞摄取三重障碍叠在一起。所有获批的寡核苷酸药物,本质上都是在解决这三个问题,而手段集中在四个化学位置。

二、四个修饰位置

位置

常见修饰

解决什么

质量控制要点

磷酸骨架

硫代磷酸(PS)

抗核酸酶、增加蛋白结合、促进细胞摄取

硫代程度(P=O 杂质)、手性异构体分布

核糖 2'-位

2'-OMe、2'-MOE、2'-F

提高 Tm、抗核酸酶

修饰比例与位置是否正确

糖环构象

LNA、cEt(约束乙基)

大幅提高亲和力,缩短序列长度

异构体与脱保护副产物

末端/糖基

GalNAc 三触角、脂质、肽

靶向递送(肝实质细胞等)

偶联效率、游离配体残留

贝普若韦生属于未偶联的 2'-MOE gapmer:两端各若干 2'-MOE 修饰碱基保护,中间一段 DNA 缺口用于招募 RNase H 切割靶 RNA,骨架为全硫代。它没有 GalNAc,靠化学修饰本身实现肝摄取,每周皮下给药。这个设计选择很关键——GalNAc 能大幅提高肝靶向效率,但也会把分子锁在肝细胞内;ASO 需要在肝内保持足够长的暴露时间,裸 ASO 的分布特征反而更匹配。

三、gapmer 的化学难点在"缺口"

gapmer 的设计逻辑是"两端修饰、中间留空"。化学合成上的难度恰恰在这个缺口:

  1. 修饰碱基与 DNA 碱基的偶联效率不同:2'-MOE 单体空间位阻大,偶联时间与活化剂用量要单独优化,否则出现大量 N-1 缺失序列;

  1. 硫代步骤的均匀性:20 个左右磷酸骨架逐个硫代,任何一个位点硫化不完全都会留下 P=O 杂质,而 P=O 杂质与目标物的极性接近,色谱分离困难;

  1. 手性累积:每个 PS 位点产生一个手性中心,19 个位点意味着 2^19 种立体异构体。目前工艺上不做手性控制,但批间的手性分布必须稳定,否则生物活性与代谢稳定性都会漂移;

  1. 脱保护与切割:甲胺/氨水处理条件不当会引起脱嘌呤与脱氨(胞苷→尿苷),这两类杂质是寡核苷酸质控的常客。

四、质控方法怎么配

  • 纯度与杂质:阴离子交换色谱(SAX/IEX)看硫代不完全与缺失序列,IP-RP-HPLC 看疏水性杂质;

  • 分子量确证:LC-MS(ESI 负离子),需要足够的去盐与脱气;

  • 序列确认:串联质谱或酶解后指纹图谱;

  • 手性分布:目前多用 31P NMR 评估整体硫化程度,单条序列的手性拆分仍不常规。

五、对上游化学的三点提示

  1. 修饰单体的质量决定一切:2'-MOE、2'-F 亚磷酰胺单体的纯度、水分与储存条件,直接影响偶联效率与杂质谱;

  1. GalNAc 配体的成本占比高:三触角 GalNAc 的合成步骤多、纯化难,是偶联型寡核苷酸成本的主要变量之一;

  1. 对照品与杂质对照品需求上升:随着国内多个小核酸进入 III 期,N-1 序列、P=O 杂质、脱氨杂质对照品的定制需求明显增加,这类品种通常只要几十毫克,但结构确证要求完整。

六、别把 ASO 和 siRNA 混为一谈

两者常被合称"小核酸",但化学策略不同:siRNA 是双链、依赖 RISC,通常需要 GalNAc 实现肝靶向;ASO 是单链、依赖 RNase H(gapmer)或剪接调控,化学修饰的权重更高。看到"小核酸"三个字就按 siRNA 的路线去备料,很容易在修饰单体和纯化方法上走偏。

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