各有所長的 siRNA 與 miRNA

2024 年的諾貝爾生醫獎由 miRNA 研究獲此殊榮，而其實早在 2006 年諾貝爾生醫獎也曾頒發給 Andrew Fire 與 Craig Mello 表彰他們在 siRNA 及 RNA 抑制的貢獻[1]。

在基因治療蓬勃發展的時代，小干擾 RNA（siRNA）與微小 RNA（miRNA）作為兩種極具潛力的 RNA 技術，一直都吸引了學術界與醫藥產業的廣泛關注。然而，時至今日 siRNA 已有六種 FDA 核准上市的藥物，在臨床治療上大顯身手，相較之下 miRNA 則仍未有藥物上市。本文中將介紹 siRNA 與 miRNA 的差異、他們共同的挑戰、以及各自適合的應用[2][3]，深入探討 siRNA 與 miRNA 在醫療領域的現況與未來展望。

siRNA 與 miRNA 的比較

siRNA 與 miRNA 共用了相似的 RNA 干擾機制，但是在組成上略有差異，這些差異也造就了他們各自應用上的特性（圖一）。

siRNA 是一段與目標 mRNA 完全互補的雙股 RNA 分子，長度通常為 21-23 個核苷酸。在經過 RNA 內切酶 Dicer 切割，並形成 RNA 誘導沉默複合體（RNA-induced silencing complex，RISC）後，便能選擇性的辨識並分解目標 mRNA，實現對特定蛋白表現的精準抑制。

相較之下，miRNA 是一種內源性單鏈 RNA 分子，通常與目標 mRNA 序列不完全匹配，因此可以與多個目標 mRNA 達成部分互補，調控多個基因的表達，能夠抑制 mRNA 但切割效果較弱。這種「一對多」的調控特性使其在複雜的生物網絡中發揮更廣泛的調節作用，並且在細胞分化、代謝及腫瘤生成等過程中發揮重要作用。

siRNA 與 miRNA 共同的挑戰

雖然 siRNA 與 miRNA 各自展現出令人矚目的應用前景，但在實際臨床應用中，兩者均面臨相似的挑戰：如何避免免疫反應、如何建立適當的遞送方法。

外源性的 RNA 分子可能被類鐸受體（Toll-like receptors，TLRs）等免疫防禦機制識別為「非我」，進而觸發免疫反應，在臨床試驗中也曾觀察到類流感症狀（flu-like syndrome）、甚至是細胞激素釋放症候群（cytokine release syndrome，CRS）等副作用，導致試驗中止[4]。為了解決這些問題，常見的化學修飾有核糖 2′- OH 基團修飾、核糖 2’ 及 3’ 碳之間鍵結的「上鎖與解鎖」、磷酸上的修飾等（圖二）[2]。雖然陸續有許多修飾方法被開發，但如何設計更具穩定性且低免疫原性的 RNA 分子，仍然是實現臨床應用的重要課題。

另一方面，由於 RNA 分子非常容易被核酸酶分解，難以獨力穿越細胞膜到達目標組織或細胞。因此開發有效的遞送載體也是當前研究的焦點。其中病毒載體通常有較高的遞送效率，脂質納米粒則是較容易修飾且具有高生物降解性和生物相容性以及低免疫原性的特性，而聚合物則有著低毒性與控制釋放等優勢。這些載體不僅需要保護 RNA 分子，還需精確引導其到達目標位置，才能達到最大化治療效果，最小化副作用[2][3]。

siRNA 和 miRNA 各自擅長的應用

由於 siRNA 的高度專一性，他們在抑制特定基因表現方面具有顯著優勢。以諾華（Novartis）開發的 Leqvio（inclisiran）為例，此款藥物便是透過 siRNA 抑制 PCSK9 蛋白表現，降低低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）並顯著減少心血管疾病風險，甚至僅需以半年一次的間隔給藥[5]。Leqvio 近期也將在台灣上市。siRNA 技術的應用也逐漸從遺傳性罕見疾病，擴展至其他疾病領域如癌症、眼部疾病與病毒感染等。siRNA 藥物因其設計靈活且能針對性抑制難以治療的目標，被視為未來的精準醫療利器。

miRNA 多目標的特性則使其在疾病診斷中展現獨特優勢，但在藥物開發上則困難重重。由於 miRNA 可以與多個基因結合，因此脫靶效應幾乎無法避免、而為了精準作用於目標細胞，需要高選擇性的遞送方法也是一大難題[6]。但因為 miRNA 的表現量在不同細胞與組織中具有顯著差異，並且與疾病的進程密切相關，這種特性使其成為一種靈敏且非侵入性的生物標誌物，能應用於診斷癌症、心血管疾病與神經退行性疾病。例如檢測血液中的 miRNA 變化，可為早期診斷癌症提供重要依據[7]。

siRNA 和 miRNA 作為 RNA 臨床應用的兩大代表，各自有著巨大的潛力。隨著遞送技術、免疫修飾、生物資訊學等研究的持續進步，它們有望在疾病治療和診斷上開闢更多新應用，在未來的精準醫療中扮演舉足輕重的角色。

參考文獻：

1. 2006 年諾貝爾生醫獎新聞稿 https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2006/press-release/
2. Lam, J. K., Chow, M. Y., Zhang, Y., & Leung, S. W. (2015). siRNA Versus miRNA as Therapeutics for Gene Silencing. Molecular therapy. Nucleic acids, 4(9), e252. https://doi.org/10.1038/mtna.2015.23
3. Winkle, M., El-Daly, S. M., Fabbri, M., & Calin, G. A. (2021). Noncoding RNA therapeutics – challenges and potential solutions. Nature reviews. Drug discovery, 20(8), 629–651. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00219-z
4. Hong, D. S., Kang, Y. K., Borad, M., Sachdev, J., Ejadi, S., Lim, H. Y., Brenner, A. J., Park, K., Lee, J. L., Kim, T. Y., Shin, S., Becerra, C. R., Falchook, G., Stoudemire, J., Martin, D., Kelnar, K., Peltier, H., Bonato, V., Bader, A. G., Smith, S., … Beg, M. S. (2020). Phase 1 study of MRX34, a liposomal miR-34a mimic, in patients with advanced solid tumours. British journal of cancer, 122(11), 1630–1637. https://doi.org/10.1038/s41416-020-0802-1
5. 降血脂藥物Inclisiran的簡介https://jtp.taiwan-pharma.org.tw/157/037-044.html
6. What will it take to get miRNA therapies to market? https://www.nature.com/articles/s41587-024-02480-0
7. Metcalf G. A. D. (2024). MicroRNAs: circulating biomarkers for the early detection of imperceptible cancers via biosensor and machine-learning advances. Oncogene, 43(28), 2135–2142. https://doi.org/10.1038/s41388-024-03076-3

撰文｜葉國掄
審稿｜林書岑