2024年8月20日,艾博生物于Nucleic Acids Research发表论文“Efficient circularization of protein-encoding RNAs via a novel cis-splicing system”,报道了其自主研发的高效RNA成环顺式剪接系统(下称“Cis系统”)。该系统制备的环状RNA (circRNA)能够增加蛋白表达量、降低自身免疫原性,并且具有剪接位点设计灵活,剪接位置精确等优势,在核酸药物开发领域拥有广阔的应用潜力。
核酸药物是继化学药物和蛋白质药物之后的第三代药物,其中mRNA疫苗在抗击新型冠状病毒中发挥了重要作用。mRNA疫苗因其开发周期短,制备工艺成熟,在应对病毒变异、支持全球供应上具有显著优势。相比mRNA,环状RNA是一类具有更稳定的结构、更长的半衰期,更弱免疫原性等优点的分子,并且因无需加帽酶与假尿苷修饰,工业合成成本更低。环状RNA虽然缺乏真核生物翻译所需要的帽子结构,但是当添加内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site, IRES)序列或者使用N6-甲基腺嘌呤修饰核苷酸合成的环状RNA也具有编码与表达蛋白的能力。随着体外环化技术的发展,比mRNA多方面更具优势的环状RNA已成为核酸药物领域的新秀。
环状RNA的体外合成是通过体外转录获得线性RNA前体,随后通过化学合成法、酶促连接法以及借助内含子与外显子重排(permuted intron-exon, PIE)策略等多种方法使得RNA环化。目前,由于供应链及技术专利问题,环状RNA一直未能在我国药物市场大放异彩。艾博生物研发的Cis系统突破了海外公司PIE系统底层专利的限制,有望加快推进环状RNA药物的开发和工业应用。
作者团队开创性地通过Cis系统制备得到了环状RNA,该系统是通过在前体的一端合并一个核酶核心来有效地产生环状RNA,因此不需要核酶和目标基因之间对额外添加间隔元件。在这个顺式剪接系统中,前体两端类似同源臂的序列对于形成P9.0双链至关重要,有效促进了有效的自剪接和环化。另外,作者研究发现,在剪接过程中对第二个酯交换位点的精确识别更多地依赖于ωG位置附近的P9.0的结构特征,而不是P9.0-ωG本身的核苷酸组成。通过进一步优化结构元素,如P10和P1-ex,显著提高了环化效率并且降低了环状RNA产物的免疫原性。
1、从RNA剪接机制的两步酯化反应入手,通过调整内含子核酶序列,实现了无副产物的环状RNA合成,该方案设计灵活且产物免疫原性较低。
2、该系统突破了海外公司PIE系统底层专利的限制,有望加快推进环状RNA药物的开发和工业应用。
1、通过高通量测序和RNAseq,筛选出与疾病的发生相关的环状RNA;
2、通过敲低相关环状RNA,通过细胞模型表型实验探究其对疾病发生的影响;
3、通过这种新型Cis系统合成相应的环状RNA,并且转染到疾病模型细胞中,验证其对与疾病发生的影响及作用机制;
4、验证临床药物与环状RNA联用对于疾病的治疗及预后的影响。
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