案例分享 | 小核酸PMO药物技术解析与平台能力概述

引言

核苷单体是小核酸药物的合成元件，经过几十年的技术研究和发展，科学家们利用化学方法修饰核苷单体结构，达到提升药物血清稳定性及胞内稳定性、降低特异或非特异药物毒性的目的，为小核酸药物实现商业化提供重要保障。

常见的修饰主要有磷酸骨架修饰（PS等）、核糖修饰（2’-O-Me等）、核糖五元环改造（PMO、GNA、UNA等）、碱基修饰（m5C）、末端改造（VP等）五类，可演化为无穷的修饰化合物。

磷酰二胺吗啉代寡核苷酸（Phosphorodiamidate Morpholino Oligonucleotide，简称PMO）是反义寡核苷酸疗法的一个重要分支。凭借其独特的化学稳定性和精确的作用机制，PMO已从实验室的分子构想，成功转化为挽救生命的实体药物。

图1 小核酸药物常见修饰类型

然而，PMO从研发走向商业化，工艺层面的挑战不容小觑。独特的吗啉环单体结构与磷酰二胺键合方式，决定了其合成路径与常规寡核苷酸截然不同——单体供应受限、合成偶联效率偏低、末端修饰与偶联工艺复杂等，每一环都考验着CDMO的技术积累与项目经验。博腾多肽与寡核苷酸CDMO服务平台通过多年的服务经验，已构建起从PMO工艺开发、分析检测到放大生产的端到端服务能力，成功交付多个长序列、双端修饰的复杂PMO项目，助力合作伙伴加速新药研发进程。

本文将系统梳理PMO药物的技术原理、生产工艺与应用前景，并结合博腾的实际交付案例，剖析PMO从研发到商业化的关键技术壁垒与解决方案。

PMO简介

PMO 是一种核苷酸类似物，其结构特征是用六元吗啉环替代核苷酸五元糖环，并将原核苷酸上的磷酸基团替换为磷酰二胺基团。每个吗啉环通过磷酸二酰胺键连接，这种电中性的连接方式与DNA和RNA中的负电性磷酸酯键不同。PMO包含正常的DNA或RNA碱基（如腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶），这些碱基通过吗啉环连接。

PMO独特的骨架结构，使其具有较高的化学稳定性，不易被核酸酶降解，同时减少了与蛋白质的不利相互作用，从而延长了其在体内的半衰期。此外，PMO的电中性结构使其免疫原性较低，不会激活宿主免疫应答，因此毒性较小。

图2 DNA与PMO化学结构对比

PMO药物的作用机制犹如一把“分子剪刀手”，主要应用于“外显子跳跃”策略。对于因某个外显子存在致命突变而导致阅读框破坏的基因（如杜氏肌营养不良症的DMD基因），PMO可以精准结合至该外显子相邻的内含子剪接信号区域。通过空间位阻效应，它“诱导”细胞的剪接体，使其在加工前体mRNA时跳过这一有问题的外显子，从而将断裂的阅读框重新连接。虽然由此产生的蛋白质比正常版本短小，但往往保留了关键功能，足以大幅改善疾病表型。

已上市PMO药物

PMO在细胞模型、动物模型和人体中都被证明能有效地恢复肌营养不良蛋白的产生，尤其是在对杜氏肌营养不良症（DMD）的遗传病治疗上已得到商业化验证。下表汇总了目前全球范围内已获批或处于临床后期的主要PMO药物，展现了该技术平台从开拓到拓展的清晰轨迹：

表1 全球范围内已获批或处于临床后期的主要PMO药物（点击查看大图）

PMO药物生产工艺介绍

固相合成是目前PMO药物生产的主流方法，其原理是在不溶性高分子树脂载体上，将四种碱基的吗啉单体（PMO-A/G/C/T）从5’端向3’端方向的骨架延伸，而大多数寡核苷酸的化学合成则是从3’端向5’端方向进行。此外，不同于DNA合成中的标准P(III)亚磷酰胺合成法，PMO合成是通过氯代磷酰胺P(V)与吗啉环中的胺偶联来实现骨架的延伸。PMO序列每连接一个单体，需经历脱保护、中和、偶联、盖帽四步循环反应，而单体连接完成后，使用碱性溶液将完整的PMO链从固相载体上进行切割，并同时移除所有保护碱基的基团，得到PMO粗品溶液。粗品经过TFF超滤除去裂解和脱保护步骤中的有机溶剂后，需进行下一步的强阴离子交换（SAX）纯化，或者反相（RPC）与强阴离子交换（SAX）两步纯化，而后再经过TFF超滤除去纯化步骤中的盐，最终加以冻干才得到产品。

PMO固相合成工艺在序列合成、末端修饰、杂质控制等方面存在诸多挑战，而博腾凭借多年的工艺开发经验，已成功交付多个复杂PMO项目。

图3 PMO药物生产流程图

图4 PMO序列合成过程示意图

博腾PMO项目交付案例

本案例以一个序列长为30 nt的复杂PMO项目为例，介绍博腾的技术解决方案。

项目概况与难点

该项目序列长度为30 nt，5’端连接氨基酸结构、末端为酰胺，3’端需连接偶联linker，集成长序列与双端复杂修饰于一体。项目核心难点如下：

末端酰胺结构的树脂适配难：末端酰胺结构无法直接连接常规树脂，固相合成的起始载体需要定制化设计。

长序列缺失杂质控制难：序列长度超出常规范围，高载量树脂易引发空间位阻，导致N-1、N-2等缺失杂质增多。

3’端linker液相连难度大：3’端linker需通过液相机理引入，增加了反应控制与杂质去除的难度。

解决方案

定制化酯键树脂，实现末端酰胺结构：合成带有酯键的定制化树脂，在氨解过程中通过胺酯交换反应形成末端酰胺结构，同步完成树脂切割与保护基脱除。

降低树脂载量，减少长序列缺失杂质：通过控制linker投料当量降低树脂载量，减少空间位阻对末端单体偶联的影响，从源头控制减少N-1、N-2杂质的生成。

固液联合工艺路线，分步控制产品质量：采用“固相合成骨架—SAX纯化—液相偶联linker—超滤除杂”的工艺路线，分步控制各阶段质量。

交付结果

粗品纯度达75%以上；经一步SAX纯化后，PMO骨架纯度达94%以上；最终PMO+linker产物纯度达90%以上，其余杂质均满足质量要求。

截至目前，博腾已交付的PMO项目涵盖18-30 nt长度序列，5’端为裸露羟基、PEG、氨基酸或多肽类结构，3’端可连接SMCC、BCN等多种linker，用于多肽或抗体偶联。所有交付产品纯度均在90%以上。   

表2 博腾已交付的PMO序列代表性结构

博腾具备定制化合成不同载量与5’端特殊结构固相合成树脂的能力，可支持不同长度、不同末端修饰的PMO序列合成。小核酸、多肽、蛋白与偶联团队协同合作，提供PMO与多肽偶联（PPMO）、PMO与抗体偶联（AOC）等复杂新分子从早期研发到商业化上市的端到端CDMO服务。

结语

PMO作为一种结构独特、机制明确的寡核苷酸技术，已在杜氏肌营养不良症等罕见病中实现临床转化与商业化验证。随着研究的不断深入，PMO药物的应用前景正从罕见神经肌肉疾病，向更广泛的疾病领域和更高效的递送方式飞速扩展。

①治疗领域的横向拓展

其他神经肌肉疾病：针对脊髓性肌萎缩症（SMA）中SMN2基因第7号外显子的跳跃，已显示出提升全长SMN蛋白水平的潜力。针对肌强直性营养不良1型（DM1）的PMO药物，旨在通过靶向毒性CUG重复扩张RNA，阻止其异常蓄积，目前处于临床研究阶段。

中枢神经系统疾病：虽然血脑屏障是主要障碍，但通过鞘内注射或新型递送系统，PMO在亨廷顿病（靶向突变mHTT mRNA）、家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS，如靶向SOD1或C9orf72基因）等疾病的临床前研究中展现出希望。

遗传性眼病与肾脏疾病：针对特定突变的遗传性视网膜疾病和Alport综合征的PMO疗法也在早期开发中，利用了局部或系统给药的优势。

②递送技术的纵向突破：AOC（抗体寡核苷酸偶联物）

传统PMO的局限性在于其主动靶向能力有限，难以有效递送至特定组织（尤其是横纹肌以外的组织）。AOC技术（Antibody-Oligonucleotide Conjugate，抗体寡核苷酸偶联物）的崛起，为解决这一难题带来了革命性方案。

AOC利用抗体的高度特异性作为“制导系统”，将PMO作为“治疗弹头”，精准递送至表达特定抗原的靶细胞。其核心优势在于：

精准靶向：通过靶向肌肉、心脏、神经元等特定细胞表面的抗原，显著提高药物在靶组织内的浓度，降低全身暴露和潜在副作用。

高效内化：抗体通过受体介导的内吞作用进入细胞，极大提升了细胞摄取效率，突破了裸PMO穿透性差的瓶颈。

扩展适应症：使PMO疗法有望应用于肝脏、肿瘤、免疫细胞等更广泛的疾病靶组织和细胞类型。

目前，针对DMD的AOC（如靶向转铁蛋白受体或肌肉特异性抗原的PMO偶联物）已进入临床开发。未来，AOC平台有望将PMO技术的应用边界拓展至癌症（如靶向致癌基因剪接变异体）、代谢性疾病及自身免疫病等全新领域，实现真正的“细胞类型特异性”精准基因调控。

随着固相合成工艺的持续成熟和递送技术的不断突破，PMO的应用正从罕见病的临床验证向更广泛的治疗领域加速拓展。博腾在小核酸药物领域服务多年，已构建覆盖PMO药物从工艺开发、分析检测到规模化生产的端到端CMC能力，致力于为客户提供高效、可靠的研发与生产支持。与此同时，博腾也持续通过“腾益计划”关注DMD患者群体，深化罕见病的社会关注与患者支持，让好药更早惠及大众。

关于博腾多肽与寡核苷酸药物CDMO服务平台

博腾在上海设有多肽与寡核苷酸药物的研发中心和GMP生产基地，致力于为全球药企与新药研发机构提供从临床前开发到商业化上市的多肽与寡核苷酸药物端到端一体化CDMO解决方案。平台具备PMO、ASO、siRNA等多种寡核苷酸药物的工艺开发与生产能力，并可协同多肽、蛋白与偶联药物团队，提供PPMO、AOC等复杂偶联新分子的定制化服务。主要服务涵盖工艺开发与优化、毒理批与临床样品生产、结构表征、分析方法开发与验证、过程中控与产品放行测试、符合ICH标准的稳定性研究，以及全球新药注册申报支持等一站式CMC服务，致力于让好药更早惠及大众。

END

博腾股份成立于2005年，为全球药企、生物科技公司及科研机构等提供从临床前研究到药品上市全生命周期的端到端CDMO服务，涵盖小分子药物、多肽与寡核苷酸药物、蛋白与偶联药物以及细胞与基因治疗药物的原料药到制剂全流程。截至2025年末，公司拥有全球员工4300余人，累计服务客户1400余家，成功交付项目超5000个。我们始终坚持以客户为中心，致力于提供创新可靠的全球化CDMO解决方案，让好药更早惠及大众。