免疫疗法已成为肿瘤治疗的关键策略。其中,RNA肿瘤疫苗作为一种新兴的免疫治疗手段,在安全精准治疗和患者个体化用药方面具有独特优势,为癌症治疗带来了新的希望和突破。而环状RNA(circRNA)作为一种新型肿瘤疫苗平台,凭借其高度的稳定性和具有免疫刺激的特性而备受瞩目。
近日,复旦大学黄胜林联合福建省肿瘤医院方主亭研究团队在Theranostics期刊上发表论文:Optimized circular RNA vaccines for superior cancer immunotherapy。
研究建立了优化的环状RNA癌症疫苗平台:通过筛选和优化高效内部核糖体进入位点(IRES)、间隔序列和miRNA识别位点,大幅提升了翻译效率及免疫激活能力。多个肿瘤模型中,circRNA疫苗展现出比线性mRNA疫苗更优越的预防和治疗效果,为癌症免疫治疗提供了一个稳定、高效的替代方案。
目前,环状RNA药物表达蛋白质的主要方式是通过在其序列中插入病毒来源的IRES(内部核糖体进入位点),以启动下游蛋白编码序列的翻译。研究表明,IRES的筛选以及其邻近序列的优化能够显著提升环状RNA的翻译效率。然而,目前尚缺乏针对特定细胞类型,尤其是免疫细胞,进行高效IRES筛选的研究。此外,尚未有研究通过精确解析IRES的三维结构来进一步优化其功能。在环状RNA药物开发中,IRES的细胞特异性优化和结构功能研究仍具有很大的探索空间。
筛选IRES元件
该研究中,研究团队筛选了29种IRES元件,发现肠道病毒A(EV-A)的IRES在小鼠和人的不同免疫细胞系均表现出最高的翻译效率,表明其是一个适应性强且高效的 circRNA 翻译元件。
优化IRES元件
此外研究利用SHAPE-MaP技术解析了EV-A IRES的二级结构,并进行靶向突变和截短优化。优化后的IRES不仅结构更加精简和稳定,而且在不同细胞系中均表现出更高的翻译效率。
设计非编码区和miRNA识别位点
研究还进一步优化了circRNA疫苗设计,包括筛选出50 nt聚腺苷酸(polyA50)作为最佳的非翻译区序列,并发现通过添加miRNA识别位点,可实现组织特异性调控。
优化circRNA的疗效显著优于线性mRNA
circRNA与线性mRNA在翻译起始机制上存在显著差异,circRNA可能与线性mRNA竞争有限的共同翻译起始因子。然而,编码卵清蛋白(OVA)的circRNA疫苗在稳定性及免疫诱导能力上展现出独特优势,能够更高效地激活树突状细胞,并显著增强T细胞介导的免疫反应。
在B16F10-OVA肿瘤模型中,circRNA疫苗显著诱导了更高比例的抗原特异性T细胞,并展现出卓越的肿瘤预防效果。此外,针对肿瘤新抗原和HPV抗原设计的circRNA疫苗也诱导了更为强大的免疫反应,其抑制
肿瘤生长的效果显著优于线性mRNA疫苗。
编码OVA的环状mRNA疫苗诱导有效的T细胞应答和对B16 F10-OVA肿瘤模型的保护作用
总结
综上,该研究通过筛选高效IRES、非翻译区和miRNA识别位点等序列元件,成功设计并优化了肿瘤抗原circRNA疫苗。优化的circRNA疫苗在体外免疫细胞模型和体内动物模型中均展现出显著优于传统线性mRNA疫苗的T细胞免疫反应水平,并在肿瘤预防和治疗方面表现出强大的功效。这些结果为circRNA疫苗作为癌症治疗新策略的应用奠定了坚实基础,为未来的肿瘤免疫治疗提供了新的方向和思路。
原文链接
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11729565/