自我复制RNA可以突破mRNA应用的局限性

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突破信使RNA应用的局限，能否引领新一代的治疗方法?

基于mRNA的疫苗和治疗方法的开发近年来成为人们关注的热点之一。上周，致力于开发环状RNA技术的Laronde完成了4.4亿美元的B轮融资。今天，另一种新的信使RNA出现在人们的视野中。

复制生物科学宣布，它已经完成了4000万美元的a轮融资，用于开发癌症耐药性的创新疗法，以及治疗各种疾病，如自身免疫和炎症。该公司的技术平台是一种创新技术，称为自复制RNA (srRNA)。

信使核糖核酸已成功地开发了传染病疫苗。然而，将其发展成为治疗疾病的疗法仍面临多重挑战。自我复制的RNA技术和传统的信使RNA技术有什么区别?它可以帮助扩展mRNA的应用范围吗?

什么是自我复制RNA?

自我复制RNA更常见的名字是自我扩增RNA (saRNA)。与普通mRNA相比，重要的区别在于它可以使用自己的RNA序列作为模板进行自我复制。通常mRNA编码需要表达的蛋白质，细胞内的核糖体用来完成翻译和蛋白质生产。除了表达靶蛋白外，saRNA还携带一个能够表达RNA聚合酶(RNA依赖RNA聚合酶，RdRP)的序列。在这个RNA聚合酶产生后，它可以用saRNA作为模板来产生更多的saRNA副本。

目前RNA的自扩增设计有两种，一种是将编码RNA聚合酶的序列与表达目的蛋白的序列包装在同一线性mRNA中，这是一种常见的saRNA。另一种方法是将编码RNA聚合酶的序列和编码靶蛋白的mRNA序列分成两部分分别导入细胞。这种策略被称为反式放大。

传统(A)、自放大(B)、反放大(C) RNA设计(图片来源:参考[2])

自扩增RNA的优点

无论是用作疫苗还是治疗，mRNA的作用模式是刺激免疫系统作出反应或通过表达蛋白质进行治疗。因此，蛋白表达水平与治疗效果密切相关。传统mrna的缺点之一是它们不是很稳定，在细胞内几天内就会降解，导致不可持续的蛋白质表达水平。如果长期用于疾病治疗，可能需要患者注射大量的mRNA，这可能会增加mRNA治疗的毒副作用。

自扩增RNA的主要优点是可以在很低的剂量下达到与传统mRNA相同的蛋白表达水平。研究表明，作为一种疫苗，saRNA比传统信使rna小数百倍甚至数千倍。在这种情况下，可以产生相同的免疫反应。由于saRNA可以延长抗原蛋白在体内存在的时间，这可能会增强免疫应答，因此基于saRNA的疫苗只需一针即可达到传统mRNA接种两针的效果。在生产方面，较低的有效剂量可降低saRNA的生产成本。作为一种治疗方法，这一特点可以减少mRNA治疗中使用的注射剂量和次数，从而延长治疗效果，减少mRNA和给药载体可能产生的毒副作用。

saRNA的另一个特征是它可能具有刺激免疫反应的潜力。有些传感器可以识别人类细胞中外来病毒的入侵，它们被称为模式识别受体。它们识别的信号之一是出现在细胞质中的双链RNA，因为这可能代表了病毒RNA在细胞中的复制。saRNA在复制过程中会形成双链RNA，这与病毒RNA在复制过程中非常相似，可能会刺激细胞的固有免疫反应。这可能会进一步增强疫苗的效果。

自我扩增RNA面临的挑战

然而，自扩增RNA在研究和开发方面也面临着独特的挑战。由于saRNA将编码RNA聚合酶的序列与表达靶蛋白的序列连接起来，因此整个mRNA分子的分子量比传统mRNA的分子量大得多。因此，在输送方法上需要对输送载体进行特殊设计或配方调整。分子量过大可能导致输送效率降低。

反式扩增技术将编码RNA聚合酶的序列与表达目的蛋白的序列分离，也是提高RNA传递效率的一种策略。

此外，saRNA自我扩增引起的免疫反应是一把“双刃剑”。作为疫苗，它可以促进免疫反应，但作为治疗，刺激的免疫反应可能会产生副作用。此外，如果刺激的先天免疫反应过于强烈，可能会抑制mRNA的表达，从而影响治疗和疫苗的疗效。因此，saRNA的免疫原性需要精确的设计和调整。

此外，负责扩增saRNA的RNA聚合酶是一种病毒衍生的蛋白质。它们会刺激什么样的免疫反应?目前在这方面的研究资料仍然不足。

图片来源:复制生物科学的官方网站

今天完成A轮融资的复制生物科学公司表示，由于多种因素之间的复杂相互作用，公司的策略是为每种疗法分别设计相应的基因序列、RNA聚合酶和传递方法。该公司将探索新的病毒种类或亚型，并使用合成生物学修改载体，以最大限度地提高治疗的效益/风险比。

用途主要为癌症疫苗和传染病疫苗

目前，许多生物技术和制药公司已经开展了基于RNA技术的产品开发，这种技术可以自我放大。研究和开发产品的主要领域大多是传染病疫苗和癌症免疫治疗/疫苗。

• Gristone Bio:癌症疫苗，艾滋病疫苗

• 复制生物科学:克服肿瘤耐药性的免疫疗法

• 传染病疫苗

• 传染病疫苗

• BiNTech:传染病疫苗，免疫肿瘤学

• rnaiimmune:传染病疫苗，免疫肿瘤学，罕见疾病

• 葛兰素史克:传染病疫苗

例如，葛兰素史克公司利用saRNA技术开发的狂犬病疫苗已经进入临床开发阶段。Gritstone bio公司利用saRNA技术开发的癌症疫苗也进入了2期临床试验。复制生物科学公司的三种候选疗法克服肿瘤耐药性的原理与癌症疫苗相似。它们表达导致肿瘤产生耐药性的蛋白质。进入细胞后，它们会大量复制，模拟病毒感染，从而刺激免疫系统识别和攻击表达引起耐药性的蛋白质的肿瘤细胞。

复制生物科学的研发管道(图片来源:复制生物科学官方网站)

该公司还拥有一种用于治疗炎症性疾病和自身免疫性疾病的研究疗法。这种RNA疗法旨在降低RNA的免疫原性，允许它们在患病组织中表达大量抑制免疫反应的蛋白质。

为了将mRNA扩展到疫苗以外的应用，需要解决mRNA表达蛋白水平升高的问题，以及mRNA治疗因多次给药而产生的潜在毒副作用。最近完成融资的Laronde和Replicate Bioscience代表了利用环状RNA和自放大RNA来解决这些问题的研究和发展方向。我们希望随着RNA技术的不断进步，除了疫苗外，还能让更多的患者受益。

自复制RNA可能突破信使RNA应用的局限。

[1] ATP宣布对srRNA Therapeutics开拓者复制生物科学公司进行4000万美元的A轮融资。于2021年9月8日从https://www.prnewswire.com/news-releases/atp-announces-40-million-in-series -a-funding-for srrna-therapeutics- trailblazer-replicatebioscience -301370789.html检索

在Moderna和辉瑞公司成功的激励下，比利时一家生物技术公司对其自扩增RNA疫苗业务雄心勃勃。2021年9月8日从https://endpts.com/spurred-on-by-moderna-and -pfizer -success-a belgium -biotech-has big-ambition -for its-self- amplification -rna-vaccine-play/获得

[3] Bloom et al.，(2020)。传染性疾病的自扩增RNA疫苗。基因治疗,https://doi.org/10.1038/s41434 - 020 - 00204 - y

(来源:互联网,仅参考)

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