GalNAc概述
GalNAc（N-乙酰半乳糖胺）是去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）的高亲和力靶向配体。ASGPR是一个主动靶向的理想受体，它在肝细胞表面特异性高表达，与GalNAc结合后，通过细胞内吞作用，进入到细胞内形成内涵体，从而将足够数量的核酸药物带入细胞内，实现核酸药物的肝靶向递送。
GalNAc目前主要应用于siRNA或ASO的递送，可以与siRNA或ASO药物形成缀合物，利用GalNAc与肝细胞特异性表达的ASGPR之间的结合能力，将药物精准地递送到肝脏中。
基于GalNAc递送技术，首款产品于2019年获批上市，截至目前，已有4款GalNAc-siRNA偶联物产品进入市场，Alnylam均参与了产品的开发及推广。
上述4款GalNAc-siRNA偶联物，结构均由3部分组成，分别为三触GalNAc靶头、连接臂以及siRNA分子。GalNAc以三触形态共价偶联到siRNA的正义链3’末端，形成GalNAc-siRNA偶联物。
GalNAc递送系统的发展及结构特点
早在1971年，Rogers等人就披露ASGPR与去唾液酸胎球蛋白（asialofetuin，一种特定的ASGPR配体）结合可成功将非糖蛋白活性物质递送至肝脏，证实了ASGPR的临床可能性。
随后几十年，为筛选高亲和力靶向ASGPR 的特异性配体，科学家们先后研究了触角数量、糖分子类型、糖残基之间的空间距离、连接糖残基和分支点的臂的灵活性、配体的颗粒大小等因素，优化获得了三触GalNAc递送系统，为后续基于ASGPR/GalNAc的应用研究奠定了理论基础。
三触GalNAc应用于核酸药物递送
1993年，Berkel课题组就披露了三触半乳糖（galactose，简称Gal）偶联物可成功向肝脏递送活性药物，其中，活性药物包含核酸类似药物。据此递交了相应的专利家族进行保护，该家族已于2013年到期。
可见，早在上世纪90年代，三触GalNAc递送系统用于向肝组织递送活性药物已经初见雏形，直到2008年，Alnylam证明具备一定结构特征的GalNAc-siRNA偶联物可成功向肝脏递送核酸药物，相应专利家族为PCT/US2008/085574（以下简称‘574家族）。目前‘574家族已有多件专利获得了授权，部分涵盖已获批上市的GalNAc-siRNA偶联物或其GalNAc递送结构L96。
重要家族成员US8828956B2，保护了一种修饰的RNA剂，并限定修饰RNA的所有核苷酸糖（nucleotide sugars）都被修饰，授权权利要求1如下：
从上述专利的权利要求来看，若RNA试剂的所有核苷酸糖部分都进行了修饰，且递送部分包含上述二触或三触结构均可能会落入其范围内，相应产品将存在潜在的自由实施风险。
除上述二触或三触GalNAc外，‘574家族还保护了一类新型多价GalNAc，比如：“（1+1+1）三价GalNAc”（也称non-nucleosidic trivalent GalNAc），代表性专利为US9867882B2，其权利要求1保护一种包含一个或多个缀合物的寡核苷酸，且各单价GalNAc之间由磷酸酯连接，缀合物通式为：
对于（1+1+1）三价GalNAc，Alnylam在2015年的文章中披露，其保持了最佳触角数量、空间方向和糖残基之间的空间距离，可与ASGPR 准确识别；该结构可通过固相合成产生，相对于三触GalNAc其合成步骤更少；此外，若将该（1+1+1）三价GalNAc共价连接到siRNA正义链的3’端，与三触 GalNAc 偶联物相比，体外和体内效果相似（DOI：org/10.1002/cbic.201500023，Alnylam）。
除上述专利代表专利外，‘574家族含有多篇授权专利保护不同靶点的GalNAc递送系统、GalNAc特征连接臂、GalNAc-siRNA修饰等，可见，Alnylam对GalNAc的专利布局较为全面。
随着Alnylam在GalNAc领域的成功，国内外其他致力于RNA疗法的企业，如Ionis、Arrowhead、Dicerna等也纷纷进入GalNAc领域，并构建了自己的GalNAc递送系统。
其他公司的GalNAc递送系统
以下，我们将介绍2种分别由Dicerna和Arrowhead自主研发的GalNAc递送系统，这2种系统区别于Alnylam的三触GalNAc结构，各自都具有显著的结构特征。
Dicerna的GalXC™平台
Dicerna是一家专注于研发试验性RNAi治疗药物的生物医药公司，拥有能够实现肝脏靶向（GalXC™）和肝外靶向（GalXC-Plus™）的递送平台，基于2款递送平台能极好地补充诺和诺德现有的肝脏治疗管线，在2021年该公司被诺和诺德以33亿美元高价收购。
肝脏靶向的 GalXC™递送平台可实现 RNAi疗法的皮下给药，该平台利用了GalNAc较高的肝脏选择性实现精准递送，构建了结构特异的siRNA，其包含单价GalNAc偶联的四环（tetraloop）结构。
区别于Alnylam的三触GalNAc递送系统，GalXC™在过客链中引入了独特的四环结构，可增强偶联物的稳定性，同时，还能准确定位多个GalNAc配体，将siRNA成功递送至肝细胞。
目前，Dicerna进入临床阶段的产品Nedosiran（DCR-PHXC）、RG6346（DCR-HBVS）和Belcesiran（DCR-A1AT）均利用GalXC™技术开发而成。
对GalXC™递送平台，早在2015年，Dicerna便已对其进行了保护，相关专利家族风险将持续到2035年，其代表性专利的授权权利要求范围较宽，限定特征包含正义链、反义链及其互补部分的碱基长度、特征四环的序列、四环与GalNAc缀合数目等，能涵盖多个技术方案，因此，后续若想构建类似于GalXC™的递送平台，建议针对保护GalXC™递送平台的专利家族进行规避设计。
除Dcierna外，Arrowhead也基于ASGPR/GalNAc递送原理开发了区别于三触GalNAc的递送系统，目前也处于临床阶段。
Arrowhead的DPC™和TRiM™递送系统
Arrowhead的Dynamic PolyConjugates（DPC™），是另一款将siRNA递送至肝细胞的递送系统。DPC™递送平台的核心特征是含有丁基氨乙烯基醚的聚合物PBAVE（polymer composed of butyl and amino vinyl ether）。
PBAVE具有感应内涵体/溶酶体pH而促进逃逸的能力，GalNAc修饰的PBAVE可通过二硫键与siRNA偶联形成DPC™-siRNA复合物，也即第一代DPC™递送系统（Prototypical DPC）。
随后，Arrowhead开发了第二代DPC™递送平台（DPC polymer+targeted siRNA），第二代技术中siRNA不用二硫键与PBAVE键合，而是直接将胆固醇修饰的siRNA（Chol-siRNA）与PBAVE聚合物通过共注射的方式进行给药。基于此，Arrowhead开发了治疗慢性HBV的药物ARC-520，该产品在临床II期时被FDA叫停，推测是DPC™平台毒性所致。
DPC™不理想的实验结果，并未阻碍Arrowhead不断创新的步伐，基于过去十多年在靶向药物递送载体上的研发经验，Arrowhead构建了全新的递送平台TRiM™（Targeted RNAi Molecule），该平台去除了有问题的活性内体逃逸剂 (PBAVE、MLP)，有利于靶向配体与目标受体的直接结合。
TRiM™包含一个高效的RNA trigger，根据需要，针对不同的候选药物可针对性的优化以下组件：高亲和力靶向配体、连接子、稳定的候选RNA药物、增强药代动力学的结构。通过改变与RNA分子偶联的靶向配体，该平台能够将RNAi疗法特异性地递送到不同的组织中，从而实现治疗不同类型疾病的目的。
基于TRiM™平台，Arrowhead已开发了十几款产品，涉及肝脏、肺、肌肉和肿瘤等组织，其中，靶向配体为GalNAc的相关产品有ARO-HBV（JNJ-3989）、ARO-AAT（TAK-999）和AMG-890（Olpasiran）。该三款产品均已进入临床II期（信息来自Arrowhead官网），并分别与Janssen Pharmaceuticals、Takeda和Amgen达成合作协议，Arrowhead从交易中获得的潜在价值高达数十亿美元。
小结
GalNAc偶联技术正在成为将治疗性核酸，特别是siRNA递送到肝细胞的主要策略，从上面的介绍中可以看出，目前来自三触GalNAc递送系统的基础专利风险将至少持续到2028年，相应风险专利主要掌握在Alnylam手中。
由于三触GalNAc递送系统已经经过临床验证，当下研究肝脏相关疾病的部分企业大多会以三触GalNAc递送系统的结构为基础，调整部分功能基团，从而构建自己的三触GalNAc递送系统，此时我们需要重点关注来自Alnylam基础专利家族的风险。
此外，除了典型的三触GalNAc递送系统外，国内外企业基于ASGPR/GalNAc递送原理，也构建了与三触GalNAc结构存在显著区别的GalNAc递送系统，并且有部分产品已进入临床II期或III期，未来应用前景可观。
当下GalNAc递送领域已有多家企业构建了三触GalNAc或区别于三触GalNAc的递送平台，因此，对于进入这个领域的初创企业，建议针对性的进行专利分析，提前把控领域主流技术的发展情况和相应基础专利的风险，为后续产品上市做准备。
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