circRNA专访 – 888集团浏览器官网 - 888电子游戏 //www.xjpih.com Mon, 10 Feb 2025 06:58:31 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.1.3 //www.xjpih.com/wp-content/uploads/2019/03/cropped-circRNA（透明）-2-32x32.png circRNA专访 – 888集团浏览器官网 - 888电子游戏 //www.xjpih.com 32 32 circRNA创新疗法的突破与展望 //www.xjpih.com/?p=11627 //www.xjpih.com/?p=11627#respond Thu, 06 Feb 2025 09:02:59 +0000 //www.xjpih.com/?p=11627

近年来，circRNA高质量研究热度攀升。作为下一代RNA药物开发的理想平台，聚焦于circRNA的早筛早诊、预后评估、新型疗法、体外合成工艺及包封递送技术等研究，为circRNA从实验室迈向临床提供了有力支撑。

2024年，中国药企率先发力，推动两款国际领先的circRNA药物实现里程碑式的突破。转录本生物（RiboX）用于治疗放射性口干症的RXRG001疗法；环码生物（CirCode）用于治疗缺血性心脏病的HM2002注射液。先后获得美国FDA和中国NMPA的临床试验许可（IND），circRNA疗法取得跨越式进展。

本文将回顾2024年，circRNA从基础研究到临床转化的进展：

基础研究

  • 新型靶点的挖掘展示精准医疗潜力

  • 生成和转运机制研究提供精准干预策略

  • 编码or非编码生物学功能启发新型疗法

  • 数据信息及分析工具加速研究进程

转化应用

  • 生物标志物研究有望实现早筛早诊及预后评估

  • 疫苗/肿瘤免疫/基因编辑等疗法研究成果丰硕

  • 提升合成工艺及递送策略加速成药进程

 

临床进展

  • 中国两款circRNA药物进入IND阶段

  • 全球管线推进产业升级以加速临床转化

展望

  • circRNA潜力无限且未来可期

基础研究

一 新来源的circRNA

1976年，circRNA分子首次在植物类病毒基因组中被发现，沉寂30余年后，研究者通过高通量测序技术发现其在人体内广泛存在且与生命活动密切相关，circRNA迅速成为备受瞩目的明星分子。自然界中circRNA的种类和复杂性远超人们想象，大量特性和功能仍待探索。2024年，一些新来源的circRNA涌现，为精准医疗靶点挖掘带来新希望。

斯坦福大学Andrew Z Fire团队在人类口腔和肠道微生物组数据中，新发现一类circRNA，命名为“Obelisk（方尖碑）”。Obelisk是介于病毒与类病毒之间的全新元件，可能会改变细菌宿主的基因活动，进而影响人类基因。[1]

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华中科技大学协和深圳医院肖礼祖联合美国罗格斯大学朱桦和霍华德大学唐七义，采用二代和三代ONT测序在水痘带状疱疹病毒（VZV）及其感染的神经母细胞瘤中，鉴定了一种源自VZV潜伏期相关转录本(VLT)的VZV circRNA（circVLTSlytic）。circVLTSlytic在VZV发病机制中发挥重要作用，可以增强VZV对阿昔洛韦的耐药性，使VZV逃避抗病毒治疗，具有作为优化治疗的靶点和作为药效标志物的潜力。[2]

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二 circRNA的生成及转运

circRNA生成

circRNA主要通过反向剪接生成，其过程受多种顺式元件和反式因子调控，这一独特生成过程的精准调控为疾病诊断和治疗提供了新思路。

中国科学技术大学王小林/单革团队发现ZC3H14蛋白可以通过结合成环序列外显子-内含子边界和3’UTR，促进circRNA产生，在雄性生殖中发挥关键作用。深入研究睾丸中circRNA生成机制和功能，有望为不育症的临床治疗提供新的有效治疗策略。[3]

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中南大学朱曲波团队为了增强体内circRNA的生成，利用称为“circRNA促进RNA（cpRNA）”的工具，可以通过补充pre-mRNA中反向互补匹配(RCMs)的侧翼序列，优化外显子环化，从而促进circRNA的形成。cpRNA作为一种极具潜力的circRNA过表达策略，为circRNA表达水平低下引发的疾病提供了有前景的治疗思路。[4]

circRNA转运

circRNA主要在细胞核内生成，大部分转运至细胞质中发挥作用。其出核过程受多种生物学机制调控，动态转运亦影响其功能。circRNA转运机制的揭示为干预circRNA功能的治疗策略提供理论基础。

墨尔本大学Vihandha Wickramasinghe联合阿德莱德大学Gregory Goodall团队发现小分子GTP酶Ran-GTP的梯度，出核受体exportin-2，以及IGF2BP1/2都可调控circRNA的出核。这些分子机制为干预circRNA转运开发疾病疗法提供了可能性。[5]

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随后，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲团队首次发现将circRNA出核调控与功能作用关联。一类腺苷酸富集的circRNA在人源胚胎干细胞H9的细胞核中滞留，并随着定向分化为前脑神经元的过程中出核，其动态定位参与调控蛋白质翻译和神经元的突触生长。[6]

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三 circRNA的生物学功能 

随着技术工具的发展，circRNA更多功能被解锁，作用机制也逐步清晰。功能机制研究为基于circRNA的疾病早期诊断、治疗监测和新型疗法的研发提供了理论支撑和全新思路。

图1 circRNA的生物发生及功能[7]

circRNA翻译

circRNA的可翻译性及其翻译产物的功能是近年的研究热点，其可翻译性是其替代线性mRNA成为下一代RNA疗法的前提。circRNA可由内部核糖体进入位点（IRES）、m6A修饰或外显子连接复合物（EJC）等介导翻译起始。

● 翻译机制研究，优化circRNA药物设计

中科院上海生命科学研究院王泽峰团队基于机器学习算法，预测到大量具有翻译激活子活性的潜在RBP，这些激活因子可促进IRES介导的circRNA翻译。特定的翻译激活因子可调控IRES介导的circRNA在不同细胞环境下的翻译。通过设计在特定细胞中启动翻译的IRES，可得到细胞特异性翻译的circRNA，从而达到精准治疗的目的。[8]

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缺乏终止密码子的circRNA允许核糖体沿circRNA翻译多次，从而产生多聚蛋白，这一过程称为滚动环翻译（RCT）。多聚蛋白可被蛋白酶或自切割序列，在单轮起始中产生多个GOI拷贝。RCT的效率可以是单次翻译的100倍。英国MRC分子生物学实验室Venki Ramakrishnan（2009年诺贝尔化学奖得主）团队设计RCT的circRNA构建，与单次翻译相比，可使蛋白表达高出7,000倍以上。[9]

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● 挖掘潜在编码circRNA，提供治疗诊断靶点

重庆医科大学肖斌团队发现在肾透明细胞癌（ccRCC）中高表达的circPDHK1，可通过编码新蛋白PDHK1-241aa，促进ccRCC的生长和转移。抑制ccRCC细胞中circPDHK1的表达，可以提高细胞对TKIs药物的敏感性。PDHK1-241aa可作为治疗ccRCC的药物研发的潜在新靶点。[10]

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circRNA与mRNA互作

韩国科学技术院Yoon Ki Kim研究团队揭示了circRNA可通过与mRNA的3′ UTR相互作用，将其携带的外显子连接复合体（EJC）定位在mRNA的3′ UTR附近，从而靶向调控无义介导的mRNA降解(NMD)机制。人工设计的circRNA，可靶向下调mRNA水平，为circRNA在基因沉默和疾病治疗中的潜在应用开辟了广阔前景。[11]
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circRNA结合蛋白

circRNA在体内可作为分子海绵招募蛋白，该功能也是人工设计circRNA适配体的大前提。

circRNA可调控染色质的RNA结合蛋白的功能。重庆大学黄川团队发现一类富含金属响应元件的circRNA，可作为trans-acting因子，在铜胁迫过程中与ChRBP gawky特异性结合，调控多种应激胁迫基因转录，并清除受损细胞。[12]

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江苏省人民医院、南京医科大学第一附属医院李相成/李长贤团队发现circPCNXL2通过与STRAP相互作用激活ERK信号通路，调节miR-766-3p/SRSF1轴，促进肝内胆管癌（ICC）生长和转移。circPCNXL2可作为ICC诊断和预后生物标志物，也是一个很有前景的ICC治疗靶点。[13]

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circRNA也可作为支架调节蛋白与蛋白之间的相互作用。复旦大学附属肿瘤医院唐爽/宋少莉团队发现缺氧诱导的外泌体中的circPLEKHM1可以促进PABPC1-eIF4G的相互作用，从而促使巨噬细胞M2极化，加速癌症的转移过程。circPLEKHM1靶向治疗可以显著抑制体内非小细胞肺癌（NSCLC）的转移。外泌体circPLEKHM1可作为潜在的肺癌转移预后生物标志物和治疗靶点。[14]

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miRNA sponge

作为miRNA sponge的circRNA，可通过竞争性结合miRNA，间接调控mRNA的稳定性。南方医科大学南方医院谭万龙团队揭示了膀胱癌来源的外泌体circRNA_0013936，作为miR-320a和miR-301b的分子海绵，上调FATP2的表达，下调RIPK3的表达，从而促进抑制性免疫。circRNA_0013936有望成为膀胱癌的有效治疗靶点。[15]

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四 circRNA数据库

通过优化算法、整合多组学数据以及推动分析技术的创新，可以提升识别和解析circRNA的效率和准确性，为精准医疗和药物研发提供坚实的技术支撑。

TCCIA：由遵义医科大学第二附属医院马虎团队开发的综合性的肿瘤免疫治疗circRNA数据库[16]

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circBank 2.0：由吉赛生物刘明团队开发升级的circRNA信息的综合性数据库，涵盖circRNA保守性、注释、表达信息、miRNA结合位点、验证信息、可视化图、搜索功能、在线分析软件等[17]

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CICADA：由山东省第一医科大学孙亮团队开发，用于预测circRNA的可翻译性与翻译产物[18]

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转化应用

一 circRNA临床检测

针对circRNA生物标志物进行分析，有望实现无创或微创的疾病早筛、早诊及预后评估。circRNA定量检测技术的发展，加速了circRNA作为生物标志物应用于临床检验。

美国Circular Genomics公司公布的首个基于大脑富集circRNA血液生物标志物检测方法，具有预测患者对舍曲林反应，以及SSRI类抗抑郁药物总体反应的能力，有望用于指导准确的个性化治疗。

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福建师范大学冯尚源/林多团队联合福建医科大学附属肿瘤医院许元基团队基于表面增强拉曼光谱联合催化发夹组装技术开发的光学纳米生物传感器，能高效检测血液样本中与肺癌相关的circRNA，为早期肺癌的筛查和治疗提供了新的方法。[19]

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中山大学王佳思团队基于多分散液滴数字CRISPR/Cas13a技术开发的自动化便携式仪器，可通过CRISPR/Cas13a特异性结合circRNA的连接位点区域（BSJ）序列，结合液滴的限域效应实现目标circRNA的现场、自动化、精准定量分析，有望应用于癌症等重大疾病早期诊断。[20]

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二 circRNA创新疗法

circRNA因其固有稳定性使半衰期较线性RNA更长，有望成为持续干预治疗的理想药物。同时，circRNA免疫原性较低，有利于保障疗效与安全性。围绕circRNA的创新疗法开发，正引领核酸药物迈向新的革命浪潮。

图2 工程化circRNA用于蛋白表达。[21]

图3 工程化circRNA的非编码功能应用。[21]

传染病疫苗

circRNA在血液中同样具有较高的稳定性，作为传染病疫苗可提供强大的保护。鉴于mRNA疫苗的成功经验，传染病疫苗将是circRNA的重要的应用方向。

中国科学院广州生物医药与健康研究院冯立强/巫林平/陈凌团队开发的单剂量编码寨卡病毒两种抗原的circRNA疫苗，即可在小鼠体内提供针对寨卡病毒的有效和持久的保护作用，而不会诱导明显的登革热抗体依赖性增强效应。[22]

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中国科学院武汉病毒研究所龚睿/揣侠团队、环码生物王泽峰团队联合中国科学技术大学Sandra Chiu团队开发的混合多种编码猴痘病毒不同抗原的circRNA，可触发针对猴痘病毒的全面、有效保护。[23]

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与线性mRNA相比，较少剂量的自我扩增mRNA（SAM）疫苗即可在较长时间内产生所需数量的抗原。然而，SAM RNA存在序列较长、可能引入突变、免疫原性较高、作用机制不稳定等问题。印度生物技术部转化健康科学与技术研究所Milan Surjit团队揭示了相比SAM，circRNA疫苗更安全地表达SARS-CoV-2-RBD抗原，并提供针对SARS-CoV-2更有效的保护。[24]

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华中农业大学赵凌团队开发整合编码相应抗原和佐剂趋化因子配体CXCL13的circRNA疫苗，可以增强针对流感病毒、SARS-CoV-2的交叉反应抗体提供更广泛的保护，还可针对狂犬病毒提供全面的保护。[25]

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中山大学公共卫生学院（深圳）陈耀庆/舒跃龙团队联合湖南大学郑克威团队，利用circRNA编码含有N1、N2和乙型流感病毒NA抗原的circRNA疫苗，可以引发针对异源流感的广谱NA免疫，对开发广谱流感疫苗，并控制流感和防范潜在的大流行至关重要。[26]

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肿瘤疫苗

肿瘤疫苗类型包括肽/蛋白、树突状细胞(DC)和核酸(包括DNA和RNA疫苗)。其中RNA疫苗可在细胞质内快速表达抗原，从而导致强大的免疫激活，还可避免基因组整合和T细胞耐受性相关风险。加之circRNA的独特优势，可成为极具前景的肿瘤疫苗载体。

斯坦福大学的张元豪和Wender研究团队利用circRNA编码卵清蛋白 (OVA)[27]，多伦多大学李博文团队利用circRNA编码IL-12[28]、福建医科大学孟超肝胆医院刘小龙/赵必星团队利用circRNA编码新抗原PTPN2多肽片段[29]，结果发现这些circRNA肿瘤疫苗均可在模型体内诱导强烈的抗肿瘤免疫反应，且能强效、安全、稳定抑制肿瘤生长，甚至清除肿瘤，效果显著优于线性mRNA，且无明显副作用。

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中山大学附属第一医院张弩团队联合吉赛生物团队开发表达lncRNA编码肽肿瘤抗原的疫苗circH19-vac，可触发针对胶质母细胞瘤的强效细胞毒性T细胞反应并抑制肿瘤生长。[30]

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circRNA还有望成为优越的肿瘤抗原载体，开发有效的DC疫苗。吉林大学张海红团队开发编码肿瘤抗原FAPα和survivin的circRNA DC疫苗，可显著抑制肿瘤生长，与吉西他滨药物进行联合治疗，显著延长了胰腺癌小鼠的存活率。[31]

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图4 circRNA疫苗激活免疫反应。[32]

CAR-T疗法

基于circRNA的CAR-T疗法可避免传统技术的病毒载体、基因组整合和永久转基因表达所带来的风险。复旦大学章旭耀联合美国宾夕法尼亚大学华先欣研究团队表明利用circRNA编码anti-CD19 CAR具有比mRNA更优越的抗肿瘤功效。[33]

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circRNA还为体内CAR-T疗法提供了优秀的平台，复旦大学璩良团队利用免疫细胞趋向性的LNP体内递送编码anti-HER2 CAR蛋白的circRNA，可显著抑制肿瘤生长，并诱导促炎症肿瘤微环境，联合肿瘤疫苗还可协同增强抗肿瘤活性。[34]此外，环码生物杨赟联合北京大学邓觅/苗蕾团队，利用编码anti-uPAR CAR蛋白circRNA，可在单核/巨噬细胞和衰老成纤维细胞中有效表达，具有治疗肝纤维化和类风湿性关节炎等炎症性衰老的潜力。[35]

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蛋白替代疗法

circRNA可长效稳定表达蛋白，可突破蛋白疗法不稳定或容易导致不耐受的限制。科锐迈德孙振华、普瑞康生物曹辉联合东南大学-莫纳什大学联合研究院佟振博团队向间充质干细胞转染编码FGF18蛋白的circRNA，可在大鼠骨关节炎模型中显著促进了软骨修复。[36]

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东南大学李新松团队联合东南大学附属中大医院郭宗科团队开发的单剂U-LNP/VEGF-A circRNA制剂即可原位长效表达和释放VEGF-A，第12天即可使小鼠糖尿病创面几乎完全愈合，效果显著优于线性VEGF-A mRNA和rhVEGF。[37]

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此外，中山大学中山眼科中心谢志团队利用circRNA编码NGF，可显著提高视网膜神经节细胞的存活率，效果远优于重组NGF蛋白治疗，为治疗青光眼等视网膜神经退行性疾病提供了新的希望。[38]

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干细胞疗法

美国加州大学Prashant Mali团队将编码分化调控因子的circRNA转染至多能干细胞，可精准调控其分化方向，为干细胞工程的应用与发展开辟了全新的道路。[39]

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基因编辑

基因编辑疗法可以通过纠正致病突变，治疗遗传病。RNA介质的短效编辑器为瞬时表达，可避免由基因编辑器持续作用所带来的脱靶效应的累积，保证了疗法的安全性；circRNA相比线性RNA稳定性更高，免疫原性更低，保证了基因编辑疗法的有效性。利用circRNA编码CRISPR/Cas或锌指蛋白等编辑蛋白，或设计环状引导RNA，共同为基因编辑疗法提供了新策略。

● circRNA编码编辑蛋白

美国加州大学Prashant Mali团队利用circRNA编码DNA甲基转移酶DNMT3A-3L和ZF-KRAB融合蛋白，可有效抑制与心血管疾病风险有关的PCSK9的表达。利用circRNA编码CRISPRoff系统的核酸酶失活Cas9（dCas9）、KRAB、DNMT3A-3L融合蛋白通过表观组编辑，可在sgRNA的引导下特异性抑制B2M基因。[39]

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此外，中国台湾国家卫生研究院余佳益团队利用circRNA编码修饰的Cas13以靶向ER (erCas13)，在sgRNA的引导下，可显著降低黄病毒感染水平。[40]

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● 引导编辑器

中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队在circRNA中串联置入靶向多个位点的多个crRNA，以及靶向多个位点的RTT-PBS序列，可引导基于Cas12a开发的引导编辑器系统在人类细胞系中同时编辑多达四个基因。[41]

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另外，德国美因茨分子生物研究所Edward A. Lemke团队利用环状gRNA引导的假尿嘧啶合成酶dyskerin（DKC1）构建人工膜样细胞器，可以显著增强mRNA假尿嘧啶修饰，并通过Ψ修饰靶向抑制终止密码子，可用于治疗遗传性果糖不耐受等过早终止密码子疾病。[42]

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适配体

适配体是细胞中表达的短结构DNA或RNA，用于结合特定靶标并操纵细胞内过程。circRNA具有高稳定性、特殊折叠和低免疫原性，且内源性circRNA也可与特定蛋白相互作用，因而circRNA具备改造为新型RNA适配体的潜在生物医学应用前景。

陈玲玲团队利用腺相关病毒（AAV）将具有短双链结构的circRNA（ds-cRNA）适配体递送到神经元和小胶质细胞中，能够安全且有效抑制过度激活的蛋白激酶R（PKR），实现对阿尔茨海默病小鼠的神经保护、增强其空间学习和记忆能力。[43]

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类似地，陈玲玲团队利用靶向脾脏的LNP递送ds-cRNA适配体，可实现PKR异常激活相关的炎性疾病小鼠模型银屑病的干预治疗。[44]

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发挥内源性circRNA功能

针对功能性内源性circRNA治疗靶点，通过干预内源性circRNA的表达，可以开发更多创新疗法。

中国人民解放军总医院付小兵/张翠萍联合中山大学附属第七医院李海红团队发现含高丰度内源性circCDK13可通过形成circCDK13-IGF2BP3-mRNA复合物，稳定并上调CD44和c-MYC的表达。设计高丰度circCDK13的工程化EV，能促进糖尿病小鼠模型的伤口愈合。[45]

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江苏省肿瘤医院许林/董高超/蒋峰团队发现肺腺癌中cEMSY可作为免疫原性细胞死亡诱导剂，瘤内给药cEMSY-LNP使LUAD细胞对anti-PD-1治疗增敏，提高肺腺癌的免疫治疗效果。[46]

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三 circRNA制备工艺及递送策略

工程化circRNA的大规模制备、纯化及高效递送是其临床转化的关键瓶颈。2024年，众多研究团队针对这些关键难题提出解决方案，优化合成工艺，攻克成药难题，为circRNA的临床应用扫清障碍。

circRNA环化策略

目前已经开发了多种circRNA环化策略，以核酶环化法最为常用，多项研究基于这个策略进行了技术升级。

● I型内含子自剪接法

清华大学喻国灿、新加坡国立大学永禄林医学院陈小元联合山西高等创新研究院刘志达团队，基于I型内含子建立的增强型嵌合PIE系统（CPIE系统），可实现RNA高效环状化，最大限度减少circRNA中残留多余序列。[47]而复旦大学章旭耀团队联合美国宾夕法尼亚大学华先欣团队同样基于I型内含子建立的Hi-Scarless-PIE实现了circRNA的量产、无痕（no scar）制备。[45]

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● II型内含子自剪接法

美国加州大学Prashant Mali团队基于II型内含子开发的平台可以有效体外制备circRNA (ocRNA)，还可以利用内源性普遍表达的RtcB蛋白在细胞内环化生成circRNA (icRNA)。[39]

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● 顺式作用连接酶核酶法

中国台湾国家卫生研究院余佳益团队利用系统筛选的顺式作用连接酶核酶（RzL）对单链RNA进行共价环化，最小化了RzL作用所需的RNA序列，RzL策略高度依赖于酶-底物RNA配对产生circRNA，因而没有RNA副产物。[40]

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艾博生物英博团队开发高效成环顺式剪接系统（Cis系统），可延长蛋白表达时间、降低免疫原性，并具有剪接位点设计灵活性等优势。[48]

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● 反式作用连接酶核酶法

英国MRC分子生物学实验室Venki Ramakrishnan团队基于反式核酶开发TRIC和TERIC的RNA环化方法，可以实现RNA的高效环化，提高产量，且可合成长序列和完全修饰的circRNA。[9]

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● RNA LEGO

此外，麻省理工学院化学系/Broad研究所王潇团队基于多种连接酶的mRNA-寡聚核苷酸组装策略（RNA LEGO），对circRNA化学修饰和拓扑结构改造，大幅提高了其在小鼠体内的蛋白生产能力，为mRNA翻译起始机制及相关化学修饰设计提供了新见解。[49]

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纯化策略

circRNA因合成策略复杂及多样化，纯化仍是制备的关键难题。目前，纯化策略主要包括核酸外切酶去除线性RNA杂质，磷酸酶中和免疫原性三磷酸基团，以及凝胶电泳、HPLC、亲和层析和超滤等分离技术。然而，开发circRNA新疗法需优化大规模纯化策略，以实现高纯度和高产量。

中国食品药品检定研究院徐苗团队建立RT-HPLC纯化法，明显分离circRNA、nicked RNA和precusorRNA，可用于分析circRNA疫苗纯度及降解产物。同时，研究还发现在热加速稳定性实验中，circRNA 降解模式为：

circRNA→Nicked→RNA降解片段。[50]

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西班牙 Certest Biotec S.L公司团队在circRNA序列中添加PloyA，利用Oligo dT亲和层析技术纯化circRNA，得到circRNA的占比更高，且在细胞水平和体内的表达效果均优于kit试剂盒以及HPLC纯化得到的circRNA。[51]

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中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室曹宇虹团队利用纤维素过滤去除dsDNA，结合酶处理的逐步纯化策略，用于circRNA纯化，显著提高circRNA回收率，降低免疫原性。[52]

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类似地，美国克莱姆森大学Scott M. Husson团队利用聚醚砜（PES）膜从IVT产物中超滤纯化circRNA，大幅提升纯度及产率，突出了超滤在研究规模上是一种优越的circRNA纯化方法，也可以在基于circRNA的治疗药物的大规模生产中发挥关键作用。[53]

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递送策略

基于mRNA疫苗的成功经验，纳米脂质颗粒（LNP）已成为当前主流的RNA递送系统。然而，针对circRNA更高效、精准和安全的递送需求，LNP体系仍需进一步优化。优化策略主要包括调整脂质比例、改变脂质特性以及添加非脂质成分等。综合成本、疗效与安全性，改变脂质特性成为当前较主流的策略。

● 添加非脂质成分LNP

华中农业大学赵凌团队利用马来酰亚胺/硫醇将anti-DEC-205抗体共轭修饰到LNP，可促进靶向淋巴结递送circRNA。[25]

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● 改变脂质特性LNP

多伦多大学李博文团队引入组合化学的Ugi四组分反应合成并筛选针对特定肿瘤定制的LNP，在肺癌细胞中转染circRNA疫苗的效率比行业标准LNP（ALC-0315）提高了四倍，同时提供了有效的免疫激活。[28]

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环码生物杨赟联合北京大学邓觅/苗蕾团队开发含有新型拟心磷脂磷酰胺脂质的LNP，增加了硬度和相分离，促进T细胞偏向性摄取。[35]

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复旦大学璩良团队通过改造LNP中阳离子脂质头部和尾部基团，可得到免疫细胞趋向性的LNP体内有效递送circRNA。[34]

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科锐迈德孙振华、普瑞康生物曹辉联合东南大学-莫纳什大学联合研究院佟振博团队具有支链尾部和五个酯键的专有可电离甘油脂质（TG6A），使用TG6A构建的LNP成功向间充质干细胞转染circRNA。[36]

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● GSer-CARTs

除了LNP这种典型多阴离子转运体外，斯坦福大学张元豪和Wender团队还有研究通过电荷抵消动态控制胍离子活动性开发的肝外靶向、可调控、可预测的GSer-CARTs转运体，实现了circOVA的体内高效递送。[27]

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临床进展

circRNA的临床转化，既依赖基础研究突破，也需要产业生态推动。2024年，行业协同发力，融资为产业发展注入动力，广泛合作带来前沿理念与创新思维，circRNA药物开发事业迈向新高度。

一 临床试验阶段

FDA批准首个IND
转录本生物（RiboX）（中国）

转录本生物在研疗法RXRG001的IND获得许可，即将在美国开展临床试验SPRINX-1。RXRG001是全球首个获美国食品药品监督管理局（FDA）批准进入IND的circRNA疗法，SPRINX-1试验将评估其在辐射诱导的口干症和唾液分泌减退患者中的安全性和有效性。

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NMPA批准首个IND
环码生物（CirCode）（中国）

环码生物用于治疗缺血性心脏病的HM2002注射液在上海交通大学医学院附属瑞金医院开展IIT试验并完成首例患者注射给药。三个月后，HM2002注射液成为中国首个获得国家药品监督管理局（NMPA）临床试验许可（IND）的环形RNA药物。

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截至本文发布日，CirCode官网公布的管线分布与进展

二 临床前研究阶段

Orna Therapeutics（美国）

Orna Therapeutics在2024年收购ReNAgade Therapeutics，双强携手推进用于治疗肿瘤和自身免疫性疾病的新型体内RNA疗法panCAR项目的开发。在ESGCT年会上，Orna展示了研究数据：来自健康供体的原代造血干细胞祖细胞（HSPC）的编辑率显著提高到约80%。Orna的STEM技术旨在解决β血红蛋白病，包括镰状细胞病（SCD）和输血依赖性β地中海贫血（TDT）。

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截至本文发布日，Orna Therapeutics官网公布的管线分布与进展

Sail Biomedicines（美国）

Sail Biomedicines宣布获得比尔&梅林达·盖茨基金会的两笔赞助，用于推进Endless RNA™平台开发治疗疟疾的分泌型单克隆抗体和疫苗。随后，Sail Biomedicines公布Endless RNA™平台可能为那些不适用现有治疗的10%-15%囊性纤维化患者提供治疗选择。

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截至本文发布日，Sail Biomedicines官网公布的管线分布与进展

Circular Genomics（美国）

Circular Genomics在新年伊始完成2024年circRNA全球领域的首笔融资，为推出全球首个基于circRNA的临床检测做准备。Michael F. Ackermann博士的加入，将为其助推首个circRNA抗抑郁疗法。

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截至本文发布日，Circular Genomics官网公布的管线分布与进展

Circio（挪威）

Circio除了开发针对KRAS突变的癌症疫苗外，还建立了circRNA平台circVec，利用DNA和病毒载体生产多功能circRNA。在2024年第27届ASGCT年会上，Circio展示了circRNA与线性mRNA相比在体内的优越性，以及Circio的“移除和替代（remove-&-replace）” 基因疗法的技术概念验证，该疗法可满足α1－抗胰蛋白酶缺乏症（AATD）的医疗需求。

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截至本文发布日，Circio官网公布的管线分布与进展

Ginkgo Bioworks（美国）

Ginkgo Bioworks收购用于序列设计的人工智能平台Patch Biosciences，以加强其研发管线，强化circRNA和启动子筛选平台技术。

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休斯顿卫理公会研究所（美国）

全球卫生非营利组织流行病防范创新联盟（CEPI）与美国休斯顿卫理公会研究所（HMRI）合作，重点关注circRNA候选疫苗的设计和临床前评估，为疫苗平台建立临床前概念验证。

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展望

2024中国龙年，circRNA领域从基础研究，到转化应用都取得了丰硕成果，circRNA药物开发更是实现了临床里程碑式的突破，振奋人心。然而，circRNA创新疗法的未来发展仍面临诸多问题与挑战。

circRNA转化应用研究有待加强

作为新型核酸技术，circRNA创新疗法在序列设计、翻译效率、功能机制、免疫原性等关键领域的研究尚不够深入，有待进一步挖掘。这需要借助空间多组学技术以及人工智能等多学科的交叉融合，全方位深入挖掘circRNA的功能特性。创新疗法的开发方向不仅局限于蛋白表达，还应拓展基因编辑工具、核酸适配体等药物开发方向，为创新治疗提供更多靶点与策略。

circRNA共性关键技术亟待攻克

工程化circRNA的合成、纯化与递送策略，虽解决方案多样，但个性化特征明显，缺乏统一且高效的通用模式。在原液放大生产环节，需筛选并开发更优的序列设计、环化及纯化策略，以提高产量，同时降低副产物生成。在药物递送环节，亟需开发出安全性更高、效率更优且靶向性更强的递送材料，以满足不同适应症的多样化需求，切实解决circRNA药物递送的关键瓶颈问题。

政策支持与监管机制需加速完善

中国两家企业的circRNA药物获得IND批准，充分彰显了我国在circRNA药物研发领域处于全球领先地位。如何保持领先优势，加速推进产业化，成为摆在眼前的重要课题。政策层面，需加快推进以疾病预防与治疗为导向的临床转化研究，大力支持研究者发起的临床研究（IIT），加速创新疗法安全性与有效性的验证。监管层面，要持续完善相关审评审批程序，加快制定并出台circRNA临床审批标准，推动circRNA前沿技术的产业化进程。

尽管circRNA领域挑战重重，但circRNA疗法未来前景依然可期。期待学术界、产业界与投资界携手共进，让circRNA“暗物质”发出光芒，造福人类健康。 

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]]> //www.xjpih.com/?feed=rss2&p=11627 0 发挥环状RNA的治疗潜力：Circio首席执行官Erik Digman Wiklund博士专访 //www.xjpih.com/?p=11218 //www.xjpih.com/?p=11218#respond Fri, 12 Apr 2024 08:35:01 +0000 //www.xjpih.com/?p=11218 在COVID-19大流行期间，mRNA疫苗的快速开发和广泛使用让RNA疗法及其潜力成为人们关注的焦点。鉴于mRNA疫苗在持久性和免疫原性方面的局限性，科学界正积极探索新一代RNA疗法，以克服这些挑战并拓展治疗潜力。

 

《Technology Networks》最近采访了Circio公司首席执行官Erik Digman Wiklund博士，以了解环状RNA（circRNA）——一种以前被忽视的可变剪接产生的RNA，它可以克服mRNA的一些局限性。除了开发针对KRAS突变的癌症疫苗外，Circio还建立了circRNA平台circVec，利用DNA和病毒载体生产多功能circRNA。

作者：Anna MacDonald，《Technology Networks》高级科学编辑

 

在这次访谈中，Wiklund向我们讲述了circRNA的发现，并讨论了在充分利用circRNA治疗性干预潜力中的一些挑战。

 

问：是什么让circRNA成为下一代RNA疗法的一个重大进展？

 

Erik Wiklund：circRNA是下一代mRNA的重大进展。其主要原因之一是它能克服mRNA的持久性问题，mRNA的化学性质不稳定，因此半衰期很短。circRNA的独特之处在于其闭合的环状结构，这种结构使其对细胞内的外切酶降解具有抵抗力，从而提高了其在细胞内的稳定性。

 

此外，与mRNA相比，circRNA的免疫原性较低，避免了普遍识别和降解外源RNA的免疫机制。由此产生的主要结果是，circRNA具有内在特征使其成为治疗应用中比mRNA更适合和更优越的RNA形式。

 

除了这些主要优势外，circRNA的制备成本也有望低于mRNA。由于上述持久性和免疫原性问题，mRNA需要大量修饰才能具有治疗活性。这包括5’端帽保护和利用核苷酸类似物来延长半衰期和降低免疫原性，后一项发现让mRNA在2023年获得诺贝尔医学奖。

 

circRNA是环状的，因此不需要5’端帽的保护，免疫原性降低，也就不需要使用核苷酸类似物。由于这两个工艺步骤大大增加了mRNA的制备成本，据估计，circRNA大规模制备的成本将比目前的mRNA疫苗技术低80%。

 

问：为什么人们普遍认为circRNA会超越mRNA成为首选的RNA疗法？

 

Erik Wiklund：有机会延长持久性和提高效力，同时降低制备成本，这表明circRNA将超越mRNA成为未来依赖于有效表达蛋白质或肽有效表达的疫苗和疗法的首选RNA形式。

 

预计保质期和储存条件的改善也有可能使circRNA疫苗更容易在医药物流和医疗基础设施更具挑战性的发展中国家实施和分发。

然而，该领域仍处于起步阶段，与任何下一代技术一样，在临床和大规模生产中得到验证还需要时间。

 

问：circRNA疗法有什么挑战吗？

Erik Wiklund：目前的一个挑战是CDMO还不能普遍提供circRNA的制备，因此不能轻易地用于体内实验、灵长类毒理学研究和临床试验。

 

迄今为止，主要的circRNA公司已经投资了内部CMC开发和制造系统，这推动了投资需求，并限制了进入该领域的企业。一旦解决了这一瓶颈，circRNA的制备将变得更加广泛。我们可以预见，随着大量项目进入临床，这一领域将迅速扩大。

与任何新型药物一样，circRNA尚未进行临床试验，人体对circRNA疗法的反应如何仍是未知数。不过，目前临床上对线性mRNA已经有了很好的了解，没有任何迹象表明circRNA会带来超出mRNA可控问题的安全风险。不过，人体生理学非常复杂，安全性需要在患者身上进行广泛的测试和评估。

 

问：为什么DNA形式的circRNA是释放环状RNA在遗传医学中的潜力的关键？

Erik Wiklund：合成的circRNA或mRNA在基因治疗中没有足够的持久性，在基因治疗中需要永久表达缺失或功能失调的蛋白质。修饰后的mRNA通常可以在人体内表达2-3天。然而，据估计circRNA可将这一短暂的表达窗口延长至7-10天。这对疫苗等许多应用非常有价值，但远远达不到基因治疗所需的持久性，因为基因治疗的目的是实现数月或数年的持久表达。

 

此外，目前基于AAV的黄金标准基因疗法的一个主要局限是需要非常高的剂量水平。这不仅增加了对患者的毒性，还推高了生产成本。

通过从AAV-mRNA转为更持久的基于AAV-circRNA的表达，可以大幅提高每个AAV载体的基因治疗输出。据估计，Circio的DNA形式的circRNA可以将基于AAV的基因治疗剂量减少10到100倍，这与传统的AAV-mRNA策略相比具有巨大优势。因此，正如合成IVT circRNA有望取代合成mRNA用于疫苗一样，DNA形式的circRNA也有望取代DNA形式的mRNA用于遗传医学及其他领域。

 

问：circRNA及其生物学功能是如何被发现的?

Erik Wiklund：circRNA长期以来一直被广大科学界所忽视。这是因为RNA测序技术会选择性地排除circRNA，而只选取线性 RNA。科学文献中也有关于circRNA存在的轶事报道，但这些报道大多被认为是错误剪接的副产品，没有任何生物学功能，因而被忽视了。

直到2000年代末，Circio的首席技术官Thomas Hansen博士和我本人在试图阐明RNA驱动的基因调控途径时，才偶然发现了一种circRNA。进一步的研究表明，这种circRNA的含量很高，受到细胞的主动调控，而且在不同物种之间是保守的。随后，我们进一步探索，在采用RNA测序技术后，在人类细胞中发现了数千种circRNA。

 

目前，已知的人类circRNA种类总数已超过10万种。而在人类基因组中，编码蛋白质的基因只有约2万个，由此可见circRNA的丰富程度和生物学重要性。

大多数circRNA的功能仍然未知。不过，它们显然是天然的非编码基因（即不表达蛋白质），在细胞中主要具有调控和结构功能。第一种，也是目前描述得最清楚的一种circRNA功能是microRNA海绵功能。在这种情况下，circRNA在细胞质中隔离特定的 microRNA，起到抑制microRNA的作用，从而影响microRNA下游靶标的调控。

在过去五年中，麻省理工学院的科学家Alex Wesselhoeft在Dan Anderson小组中证明了circRNA可以人工合成，并能在小鼠体内表达蛋白质，从而诞生了IVT环状mRNA的概念。此外，他们还证明了环状mRNA可以在小鼠体内传递并实现持续表达，这是真正启动该领域的关键发现。这导致了我们在circRNA领域看到的一些大规模融资和 BD交易。

 

问：差异化的circVec平台将针对哪些疾病？

Erik Wiklund：Circio利用circVec技术建立了一个独特的移除和替换概念。它适用于既需要去除毒性突变体又需要替换功能蛋白的遗传疾病。我们使用基于RNAi的策略移除不正确的转录本，并用circRNA以持久的方式取代野生型蛋白质。这样，我们就一举两得了。α-1-抗胰蛋白酶缺乏症（AATD）就是这种疾病的一个例子，Circio的circVec移除和替换设计就是针对这种疾病的，这两个问题都需要解决。

 

问：能告诉我们更多关于Circio的癌症疫苗TG01吗?

Erik Wiklund：Circio的癌症疫苗TG01被用于靶向KRAS突变，这是最常见的新抗原，存在于30%以上的癌症中。KRAS是少数经过临床验证的共享新抗原之一，这意味着可以用现成的产品来靶向KRAS突变，而不是为每个人量身定制的患者特异性疫苗，后者是一种更为复杂和昂贵的方法。

 

TG01靶向一个产物中最常见的七种KRAS突变，覆盖99%的KRAS突变的胰腺癌和超过90%的KRAS阳性肺癌和结直肠癌。因此，TG01可以处理未满足的主要医疗需求并解决大量患者群体。

在2023年的ASCO大会上，类似方法也公布了非常有前景的数据，因此这一概念正获得强劲的发展势头。然而，目前只有其他几种以KRAS为靶点的癌症疫苗处于早期临床开发阶段。尽管这些靶点在商业上极具吸引力，并且经过科学和临床验证，但机会在很大程度上仍未被发掘。

TG01正在肺癌、胰腺癌和多发性骨髓瘤的早期和晚期以及不同的免疫疗法组合中进行测试。随着项目的深入，Circio计划选择最有前景的患者群体和治疗组合进入注册开发阶段。

此外，TG01对Circio来说也是一个重大优势，因为它是一个更先进的临床项目，未来有可能产生收入，用于投资circRNA平台的开发。

 

关于Erik Digman Wiklund博士：
Wiklund博士是Circio的首席执行官。他在RNA和癌症生物学方面拥有深厚的科学知识，并在制药和生物技术行业拥有13年的工作经验，涉及研发、财务和业务开发等多个职能部门。他曾就职于放射性药物公司Algeta（该公司于2014年被拜耳公司收购）和Aker BioMarine，还曾在麦肯锡公司的医药和医疗保健部门担任管理咨询顾问。Wiklund博士拥有丹麦奥胡斯大学和澳大利亚悉尼加文医学研究所的分子生物学博士学位。

 

关于 Circio：
Circio Holding ASA是一家开发新型环状RNA和免疫疗法药物的生物技术公司。Circio建立了一个独特的环状RNA平台，用于开发癌症、疫苗、罕见病、蛋白质替代疗法和细胞疗法的新型circRNA药物。

]]> //www.xjpih.com/?feed=rss2&p=11218 0 circRNA专访姚红红丨外泌体递送circRNA治疗脑卒中研究成果的转化与展望 //www.xjpih.com/?p=9912 //www.xjpih.com/?p=9912#respond Thu, 08 Jun 2023 08:14:48 +0000 //www.xjpih.com/?p=9912 姚红红 东南大学

东南大学首席教授，博士生导师，东南大学医学院药理学科带头人。

姚红红教授长期潜心研究严重危害人类健康的重大神经系统疾病（脑卒中和抑郁症），聚焦表观遗传-非编码RNA等分子生物学前沿，证实了环状RNA在脑卒中的临床应用价值，研究了治疗靶点及其药理作用，并借助人工智能辅助设计，合成自主知识产权化合物。

circRNA团队非常荣幸能够与姚教授进行一次专访，姚红红教授是环状RNA领域的资深专家，她所带领的研究团队一直致力于探索环状RNA在重大神经系统疾病中的功能和机制，并关注其在疾病诊断和治疗方面的应用前景。在专访中，我们将深入探讨姚教授在环状RNA领域的重大研究成果，并了解该领域未来的发展趋势和前景。

2023年1月，姚红红教授团队发现EV-circSCMH1能够有效促进缺血性脑卒中模型小鼠与恒河猕猴脑血管修复，并且显著降低脑卒中模型小鼠脑部m6A修饰。研究从血管修复层面扩展到circSCMH1促进缺血性脑卒中脑修复的机制，为治疗缺血性脑卒中的新药研发提供了新思路和新靶点。

“基于这些突破，我们现在正在积极推动该技术的转化应用，开发出一种全新的生物药物。我们相信，这项研究具有重要的临床意义，将带来真正的医学突破和革新。”

安全有效的缺血性脑卒中治疗药物为患者带来新希望

中国是全球脑卒中的高发国家之一，目前全国现有脑卒中患者1300万[1]，其中缺血性脑卒中占比超过80%。它是单病种致残率最高的疾病[2]。脑缺血损伤后，血管修复可以通过改善血液供应、重构血管周围微环境、促进神经发生及突出形成等多方面促进神经功能恢复。目前为止，还缺乏促进脑卒中康复和改善长期预后的治疗药物。

2020年5月，姚红红教授团队在Circulation上发表文章：Extracellular Vesicle-Mediated Delivery of CircSCMH1 Promotes Functional Recovery in Rodent and Nonhuman Primate Ischemic Stroke Models，团队鉴定了人和小鼠脑卒中发生显著变化的circSCMH1，并在人血浆样本中验证circSCMH1水平具有缺血性脑损伤预后评估的潜力，通过构建靶向中枢并且包裹circSCMH1的细胞外囊泡发现circSCMH1-EVs显著改善脑卒中恒河猕猴的神经功能损伤程度并促进运动功能恢复。这项研究从环状RNA层面揭示了缺血性脑损伤后神经功能修复的新机制，并且为环状RNA的中枢靶向递送策略研究提供了新思路。

“这是一个契机，意味着我们已经迈出了一大步，探索如何将环状RNA应用于治疗神经系统疾病的道路上。我们也更加深入地认识到环状RNA的应用前景以及其在神经系统疾病治疗方面的潜力，这将极大地推动后续的研究进展和药物开发工作。”

2023年1月，姚红红教授团队Nature Communications 发表文章FTO-dependent m6A modification of Plpp3 in circSCMH1-regulated vascular repair and functional recovery following stroke。团队进而报道了环状RNA治疗缺血性脑卒中的最新研究进展，明确了环状RNA-circSCMH1促进缺血性脑卒中后血管修复的作用及其分子机制。这次研究结果从血管修复层面扩展了circSCMH1促进缺血性脑卒中脑修复的机制，为治疗缺血性脑卒中的新药研发提供了新思路和新靶点。

“这给了我们很大的信心，我们将开发有效和安全的治疗缺血性脑卒中的新药物，从而加速脑卒中患者的康复，以期在临床实践中帮助更多需要治疗的患者。”

环状RNA成药潜力无限、前景广阔

环状RNA与线性mRNA不同，环状RNA是高度稳定的，因为它的共价闭合环结构可以保护它免受外切酶介导的降解。

环状RNA作为一种潜能巨大的创新疗法，因其独特的结构和特性成为理想的生物标志物候选物，在脑卒中等神经系统疾病治疗和长期预后方面具有广阔的发展前景。

“我们期待着环状RNA药物的临床转化，为人类健康事业添砖加瓦。”

外泌体作为新型药物递送载体的新思路

细胞外囊泡（extracellular vesicle,EVs）是由细胞释放的各种具有膜结构的囊泡结构（40-1000nm）。由于免疫原性低、可生物降解、低毒性且能通过血脑屏障，EV已经成为免疫治疗、再生医学等领域的非常有前景的药物递送载体。

2020年，姚红红教授团队利用慢病毒EV靶向传递功能，构建能靶向作用于脑组织的circSCMH1-EV。RVG-circSCMH1-EV可将circSCMH1靶向传递至脑组织，增强PT小鼠脑功能恢复，为临床特异性靶向治疗AIS提供理论基础及新思路。

“我们对外泌体（细胞外囊泡EV）的安全性、组织毒性、免疫原性、靶向性、代谢、半衰期、标准化定量进行了深入的研究，目前研发的脑靶向的外泌体递载circRNA,已经在小鼠和猕猴验证过药效，效果显著。”

“我们期待，从基础科学研究、动物实验，再到临床实验，这一成果转化能开发出新型药物，使更多脑卒中患者收益。”

基因治疗的未来与畅想

“我们计划进一步开发针对脑卒中的药物，希望能够通过这种新型治疗策略来改善脑卒中患者的康复情况，成为缺血性脑卒中治疗的新选择。”

“未来，我们将继续深入探索神经炎症-非编码RNA-神经精神疾病的机制，并寻找新的治疗靶点和开发新型治疗方法。同时，我们还将加强与其他领域的交叉合作，探索其它疾病中非编码RNA的作用机制，以期拓展研究领域和创造更多的价值。”

姚红红教授团队在抑郁症方面同样有卓越的研究成果。

2018年11月9日，姚红红教授团队在Mol Psychiatry发表文章CircDYM ameliorates depressive-like behavior by targeting miR-9 to regulate microglial activation via HSP90 ubiquitination，该项工作系统探讨了环状RNA DYM（circDYM）及其通路在抑郁症发生中的机制以及潜在生物学标记的价值。

2019年8月22日，姚红红教授团队在Microbiome在线发表了Gut microbiota from NLRP3-deficient mice ameliorates depressive-like behaviors by regulating astrocyte dysfunction via circHIPK2。该研究有助于阐明肠道微生物群与环状RNA之间的相互作用以及肠道菌群和抑郁症的新关系，为未来抑郁症的治疗和微生物群移植临床应用提供实验依据。

2022年1月13日，姚红红教授团队在Journal of Extracellular Vesicle发表文章Extracellular vesicle-mediated delivery of circDYM alleviates CUS-induced depressive-like behaviours。该研究为治疗抑郁症的新药研发提供了新靶点，突破了核酸药物递载的瓶颈问题。

结束语

姚红红教授深耕神经炎症-非编码RNA-神经精神疾病研究多年，围绕神经系统疾病的共性病理机制-神经炎性反应，针对目前缺乏有效中枢性抗炎药物和治疗靶点等关键科学问题，聚焦表观遗传学-非编码RNA等分子生物学前沿，取得了一系列创新原创成果。研究成果从新的视角阐明重大神经系统疾病的病理机制，为诊疗疾病提供新思路和新型潜在药物。

circRNA作为非编码RNA领域的研究热点，已然成为下一代RNA疗法的新星。环状RNA既可作为药物新靶点或疾病诊断的标志物，又可以人工合成环状RNA导入体内用作疫苗或治疗脑卒中或抑郁症等疾病的核酸药物。随着研发推进和产业布局，我们期待circRNA技术能够在未来的疾病预防和治疗中大显身手，为人类健康带来新的希望。

参考资料：

[1]https://www.chinacdc.cn/oafg/kpgjoa/202203/t20220325_257978.html

[2]https://rs.yiigle.com/CN112137201427/561803.htm

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