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。