抗体-寡核苷酸偶联物（AOC）：小核酸肝外递送、核心结构与偶联策略

靶向基因调控的新型偶联药物：抗体-寡核苷酸偶联物（AOC）

继抗体药物偶联物（ADC）大放异彩后，抗体-寡核苷酸偶联物（AOC）与放射性核素-药物偶联物（RDC）凭借独特的作用机制与临床价值，成为新型偶联药物赛道的“双引擎”。本期新药前沿观察将先带大家了解抗体-寡核苷酸偶联物（AOC）。

AOC 跳出了ADC“以杀伤细胞为主”的作用逻辑：抗体负责识别并介导靶细胞特异性内化，寡核苷酸通过与靶 mRNA 互补结合实现“基因沉默”或“剪接调控”，以调控致病基因表达为核心，借助抗体靶向性突破小核酸药物仅能递送至肝脏的局限，实现对肌肉、中枢神经、肿瘤等肝外组织的精准递送，是基因治疗与靶向技术融合的代表性成果。

1 溯源：从小核酸药物到 AOC 的进阶

1.1 小核酸药物的定义

小核酸药物（Oligonucleotide Drug, OND），又称寡核苷酸药物，是一类以 DNA、RNA或其化学修饰衍生物为分子骨架，由数十个核苷酸单体构成的短链核酸类治疗药物。该类药物主要通过碱基互补配对原则，特异性结合靶 RNA（前体 mRNA、成熟 mRNA、非编码 RNA 等），少数核酸适配体（Aptamer）则依靠三维空间构象识别靶蛋白，进而干预基因表达通路。小核酸药物的作用靶点位于遗传信息流的转录后环节，调控 RNA 剪接、降解、翻译等过程，在转录后水平下调致病蛋白的表达水平，实现疾病治疗或干预。

根据作用机制，小核酸药物主要分为四大类：反义寡核苷酸（Antisense oligonucleotide, ASO）、小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）、微小RNA（micro-RNA, miRNA）、核酸适配体（Aptamer），它们的分子结构、作用机制、适应症等各具特点。其中ASO、siRNA、miRNA 均以 RNA 为靶点、通过碱基互补配对发挥作用（miRNA 仅在种子区少数碱基配对，可调控多个靶标）；而 Aptamer 以蛋白质/小分子为靶点，机制与前几类不同。

1.2 四类小核酸药物的核心区别

1.3小核酸药物的生产工艺与技术壁垒

（1）核心生产工艺：固相亚磷酰胺法

在一个不溶性的固相载体（如可控孔玻璃（Controlled Pore Glass, CPG） 、聚合物树脂）上，从3'端到5'端方向，通过重复的化学反应循环，逐一添加核苷酸单体，最终组装出特定序列的寡核苷酸链。

核心工艺可分为五大阶段：合成、切割、纯化、浓缩、冻干。其中合成阶段包括以下四个步骤：

脱保护：移除连接在固相载体上第一个核苷酸 5'-OH 基团上的 DMT（二甲氧基三苯甲基）保护基，暴露出自由的5'-羟基。

偶联：将下一个核苷酸单体（通常为亚磷酰胺单体）连接到暴露的 5'-OH 上。这个过程通常按照3'→5'的方向延伸链。

氧化：将不稳定的亚磷酸酯键氧化成稳定的磷酸二酯键或修饰后的硫代磷酸酯键。

加帽：使用乙酰化试剂封闭未反应的 5'-OH 基团，防止这些短链杂质参与后续反应，从而提高全长产物的纯度。

图1 固相亚磷酰胺法合成寡核苷酸的标准单轮反应循环图^[1]

重复以上循环，直至合成出所需长度的寡核苷酸链。

合成结束后，最后一步是通过浓氨水（NH₄OH）处理，将完整的寡核苷酸链从固相载体上切割下来，并同时去除碱基和磷酸骨架上所有的保护基团。随后，通过一系列的纯化（如HPLC、PAGE）、脱盐和冻干步骤，即可获得最终的纯化产品。

（2）技术壁垒

小核酸药物存在明显的短板：体内稳定性差、亲水性强且带负电荷，难以自由穿越细胞膜与血脑屏障；主流递送技术（如 LNP、GalNAc）虽然已成熟解决肝脏递送的难题，却难以实现肝外组织靶向递送，极大限制了其临床应用。而抗体-寡核苷酸偶联物（Antibody-Oligonucleotide Conjugate, AOC）正是为突破肝外递送瓶颈而提出的新兴偶联策略，利用抗体的靶向性将寡核苷酸更精准、高效地递送至特定组织与器官。

2 AOC的核心结构与偶联方式

2.1 AOC的核心结构

AOC 由靶向抗体、连接子、小核酸药物三大组件构成，各元件分工明确、协同发挥作用。

图2 AOC的结构示意图^[2]

靶向抗体（导航系统）：特异性识别靶细胞表面抗原，确保小核酸药物精准富集于病灶，降低脱靶毒性，并介导靶细胞的内化。

连接子（智能开关）：在血液循环中保持稳定，到达靶细胞后在特定的胞内环境下发生裂解，定点释放小核酸药物。

小核酸药物（基因调控武器）：通过与靶 mRNA 互补结合，调控 RNA 剪接、降解、翻译等过程，从源头下调致病蛋白的表达。

2.2 偶联方式

AOC的偶联方式分为四种，稳定性与适用场景有明显差异：

静电离子键结合（非共价偶联）：依靠小核酸骨架的负电荷与阳离子修饰抗体的正电荷，通过静电作用实现非共价结合。制备快、稳定性差，适合基础研究。

亲和偶联（非共价偶联）：依靠蛋白与小分子的亲和力，对小核酸进行生物素标记，同时对抗体进行亲和素（链霉亲和素）修饰后结合。

直接共价偶联（共价偶联）：通过巯基-马来酰亚胺形成稳定共价键，将小核酸经化学修饰引入连接子，与抗体上的赖氨酸、半胱氨酸或工程化氨基酸发生共价结合。产物稳定性高、均一性好，是制备 AOC 的首选方式。

核酸碱基杂交偶联（非共价偶联）：先将一条单链寡核苷酸（锚定链）共价连接到抗体，再将携带治疗载荷（siRNA/ASO）的互补寡核苷酸链通过碱基互补配对与锚定链结合。

图3 AOC的四种偶联方式^[3]

3 总结与展望

目前全球多家药企已推进 AOC 的临床研发，靶点与适应症划分较为清晰。以 TfR1（转铁蛋白受体1）为靶点的 AOC 发展最快，多款药物进入临床 I–III 期阶段，用于治疗杜氏肌营养不良、I型强直性肌营养不良等罕见肌肉病；以血脑屏障相关受体（如 TfR1）为靶点的 AOC，主攻阿尔茨海默病等中枢神经系统疾病，目前多处于临床前及早期在研阶段；以 HER2、TROP2 等为代表性靶点的 AOC 已开启肿瘤组织基因调控的探索，但目前多处于临床前或早期临床阶段。

AOC是抗体与小核酸药物的跨界融合，将基因调控的疗法从肝脏拓展到肌肉、神经等肝外组织，是罕见病、肿瘤领域极具前景的新型偶联药物。相较于传统化疗或者ADC，AOC 具有独特优势：一是突破肝外递送瓶颈，实现肌肉、神经、肿瘤等多组织精准给药；二是靶点覆盖面广，理论上可对任一基因编码的RNA进行调控；三是安全性相对更高，小核酸药物主要通过基因调控而非直接杀伤细胞发挥作用。

当然AOC也面临诸多技术挑战：

（1）肝外递送技术尚未成熟，除肌肉、肾脏等少数组织外，中枢神经系统等组织的递送效率仍需提升；

（2）内体逃逸效率不足，部分载荷被靶细胞内吞后难以释放至作用部位；

（3）TfR1等靶点分布广泛，组织特异性不足易导致脱靶；

（4）生产工艺复杂、成本较高，规模化生产存在难度。

放眼未来，随着偶联技术、核酸修饰技术与抗体工程技术的持续迭代，AOC 有望突破现有技术壁垒，成为继ADC、小核酸药物之后的又一创新药赛道，进一步重塑基因治疗与靶向治疗的产业格局。

下期新药前沿观察将带大家了解放射性核素-药物偶联物（RDC）。

参考文献

[1] Andrews BI, Antia FD, Brueggemeier SB, et al. Sustainability challenges and opportunities in oligonucleotide manufacturing[J]. The Journal of Organic Chemistry, 2021, 86(1): 49-61. 

[2] Dovgan I, Koniev O, Kolodych S, Wagner A. Antibody-Oligonucleotide Conjugates as therapeutic, imaging, and detection agents[J]. Bioconjugate Chemistry, 2019, 30(10): 2483-2501.

[3] Dugal-Tessier J, Thirumalairajan S, Jain N. Antibody-Oligonucleotide Conjugates: A twist to Antibody-Drug Conjugates[J]. Journal of Clinical Medicine, 2021, 10(4): 838.