酶、受体和离子通道都是蛋白质药物靶点，整个制药行业都是由蛋白质调节剂建立起来的。然而，我们在靶向RNA方面缺乏经验。不久前，用小分子选择性靶向RNA的概念被认为是一个巨大的科学挑战。
RNA作为治疗靶点实际上很有吸引力。我们发现，只有1.5%的基因组最终被翻译成蛋白质，而70-90%被转录成RNA！然而，使用小分子来靶向RNA也有其自身的风险。一方面，RNA本质上是动态的，化学多样性有限。另一方面，混乱的RNA结合配体经常在筛选活动中被识别。不同于由22种蛋白质组成的蛋白质，RNA只由腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四个初级核苷酸单体组成，这可能是市场上靶向RNA的小分子药物稀少的原因。1
碰巧的是，脊肌萎缩症（SMA）是靶向RNA剪接的完 美候选对象。
SMA是最常见的遗传性神经肌肉疾病之一，每1万例活产儿中就有1例患有此病。SMA的主要病因是低水平的存活运动神经元（SMN）蛋白，它是由SMN1基因编码的。在RNA切片过程中，RNA可能有多个剪接异构体。人类携带两种普遍表达的同源SMN1和SMN2基因。SMN1全长mRNA编码SMN蛋白，SMN蛋白是所有物种正常发育和功能稳态的必要蛋白。SMN2基因几乎与SMN1基因完全相同，除了一个胞嘧啶（C）到酪氨酸（T）的替换，导致在85%的转录本中剪接前体信使RNA （pre-mRNA）时排除了第7外显子。
从术语上讲，外显子是编码序列，内含子是RNA序列的非编码延伸。基因剪接是一种转录后的修饰，其中一个基因可以编码多个蛋白质。在mRNA翻译之前，通过区分包含或排除pre-mRNA来完成。如果我们找到能增加外显子7包含的SMN2剪接修饰药物，这些药物将是治疗SMA很有前途的药物。2
20世纪50年代末，脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋结构的共同发现者弗朗西斯?克里克（Francis Crick）提出了基因信息流的中心法则。中心法则描述了基因信息流在单向矢量的转录和翻译两步过程中:DNA→mRNA→蛋白质。
本质上，DNA被转录成mRNA后，mRNA被翻译成蛋白质（在这种特殊情况下是SMN蛋白质）。最近，辉瑞和Moderna的mRNA疫苗已经取得了巨大的成功，可以产生针对SAR-CoV-2的刺突蛋白。基于RNA的疫苗在COVID-19大流行期间挽救了局面。
由于SMA以SMN蛋白缺乏为特征，所有现有的治疗方法都是通过提高SMN蛋白水平来发挥作用。这可以通过改变SMN2的剪接过程来增加外显子7的包含或通过重新表达SMN1来实现。虽然SMN1基因的缺失是疾病的根本原因，但SMN2基因是SMA的主要疾病修饰基因。
百健的nusinersen（Spinaraza）自2016年起上市，是一种反义寡核苷酸（ASO）。它调节SMN2基因的选择性剪接，在功能上将其转化为SMN1基因，从而增加中枢神经系统（CNS）中SMN蛋白的水平。但nusinersen必须在鞘内注射(直接注射入脊柱)。这需要麻醉，有报道称一些父母选择让患有SMA的孩子提前一个月离开学校，以防止任何可能影响手术的疾病。2
另一种治疗SMA的方法是诺华基于腺相关病毒9（AAV9）的基因疗法onasemnogene（Zolgensma）。这是一种编码全长SMN蛋白的重组腺病毒载体，于2019年获得批准。这种方法理论上并不依赖于SMN2基因。Onasemnogene是一次性静脉注射至少两个月的皮质类固醇，以保护肝 脏。由于2019年每次治疗的成本为215万美元，Zolgensma赢得了世界上最昂贵药物的荣誉！2
2020年，小分子SMA2导向RNA剪切修饰剂risdiplam（Evrysdi, 1）获得FDA批准用于治疗SMA。该药物是由PTC Therapeutics与罗氏以及SMA基金会合作发现的。
在SMN2 pre-mRNA剪接过程中，PTC通过与剪接机制的RNA成分相互作用，开展了表型高通量筛选（HTS）活动，以识别有利于包含外显子7的小分子。香豆素2被认为是一种很有前途的产品。遗憾的是，香豆素2及其异香豆素衍生物在Ames试验中呈阳性，表明其具有潜在的致突变性。更糟糕的是，香豆素和异香豆素在血浆蛋白质中都是不稳定的，而且众所周知，它们与光毒性有关。3
在与罗氏和SMA基金会的合作中，PTC进行了他们的领先优化。支架跳跃导致了核心结构吡啶嘧啶-4-1的发现。经过广泛的构效关系（SAR）研究，RG7800（3）成为第一个进入人类临床试验的小分子SMN2剪切修饰剂。4
然而，RG7800（3）的临床研究由于在食蟹猴的长期毒性研究中发现安全问题而暂时搁置，作为预防措施。此外，RG7800（3）由于是人ether-a-go-go（hERG）钾离子通道的较弱底物，因此存在一些选择性问题和潜在的心脏毒性问题。此外，该药物还可能引起光毒性。5
进一步优化RG7800（3）降低了对脱靶基因的活性，显著提高了靶上的效价，从而减少了有效剂量，改善了治疗窗口。最后，他们的成果是risdiplam（1）具有良好的药代动力学特性和理想的全身组织分布。6
这是药物化学和药物设计的一件漂亮的作品。
risdiplam（1）是一种完全符合Lipinski?s rule of 5的小分子药物，具有优良的理化性质。risdiplam（1）已被证明具有良好的生物利用度进入中枢神经系统（CNS）和外周组织口服。risdiplam（1）是一种高效的SMN2剪接修饰剂，在体外检测和SMA转基因小鼠模型中增加SMN2 mRNA转录的外显子7内含物。在临床试验中，risdiplam（1）已被证明以剂量和时间一致的方式增加SMN蛋白。暴露一个月后，给予最大剂量的患者SMN蛋白的中位比值增加约2。6
Risdiplam（Evrysdi, 1）是药物发现的一个重要里程碑。随着合法的概念验证（PoC）的出现，越来越多以RNA为靶点的小分子药物肯定会随之而来，攻克许多我们迄今尚未攻克的药物靶点。事实上，包括Skyhawk和Arrakis在内的几家公司已经明确使用小分子作为RNA剪接修饰剂的平台成立。2
参考文献
1. Falese, J. P.; Donlic, A.; Hargrove, A. E. Targeting RNA with small molecules: from fundamental principles towards the clinic Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 2224–2243.
2. Cormac, S. First small-molecule drug targeting RNA gains momentum Nat. Biotechnol. 2021, 39, 6–8.
3. Woll, M. G.; Qi, H.; Turpoff, A.; Zhang, N.; Zhang, X.; Chen, G.; Li, C.; Huang, S.; Yang, T.; Moon, Y.-C.; et al. Discovery and Optimization of Small Molecule Splicing Modifiers of Survival Motor Neuron 2 as a Treatment for Spinal Muscular Atrophy J. Med. Chem. 2016, 59, 6070–6085.
4. Ratni, H.; Karp, G. M.; Weetall, M.; Naryshkin, N. A.; Paushkin, S. V.; Chen, K. S.; McCarthy, K. D.; Qi, H.; Turpoff, A.; Woll, M. G.; et al. Specific Correction of Alternative Survival Motor Neuron 2 Splicing by Small Molecules: Discovery of a Potential Novel Medicine to Treat Spinal Muscular Atrophy J. Med. Chem. 2016, 59, 6086–6100.
5. Pinard, E.; Green, L.; Reutlinger, M.; Weetall, M.; Naryshkin, N. A.; Baird, J.; Chen, K. S.; Paushkin, S. V.; Metzger, F.; Ratni, H. Discovery of a Novel Class of Survival Motor Neuron 2 Splicing Modifiers for the Treatment of Spinal Muscular Atrophy J. Med. Chem. 2017, 60, 4444–4457.
6. Ratni, H.; Ebeling, M.; Baird, J.; Bendels, S.; Bylund, J.; Chen, K. S.; Denk, N.; Feng, Z.; Green, L.; Guerard, M. et al. Discovery of Risdiplam, a Selective Survival of Motor Neuron-2 (SMN2) Gene Splicing Modifier for the Treatment of Spinal Muscular Atrophy (SMA) J. Med. Chem. 2018, 61, 6501–6517.
