近日，北京大学魏文胜教授团队在bioRxiv预印本平台上，发表了利用环状RNA新型技术针对新冠突变体快速制备疫苗的最新研究成果。
SARS-CoV-2引起了世界范围的大流行。英国最近出现的变种B.1.1.7，南非出现的B.1.351和巴西出现的P.1，已经迅速传播开来，引起了人们对当前疫苗和抗体疗法功效的担忧。因此，仍然需要具有高功效、高设计灵活性和快速生产速度的替代疫苗。
魏教授团队报道了一种环状RNA（circRNA）疫苗，该疫苗编码SARS-CoV-2刺突蛋白的三聚体RBD。 circRNARBD是一种环状RNA分子，可以通过体外转录快速产生，并且高度稳定，无需核苷酸修饰。脂质纳米颗粒包裹的circRNARBD引发了有效和持续的中和抗体，以及Th1偏向小鼠的T细胞反应。值得注意的是，用编码RBD变体（K417N-E484K-501Y）的circRNA免疫小鼠的抗体有效地中和了B.1.351变体。此外，研究者开发了治疗性circRNA，编码SARS-CoV-2中和纳米抗体或hACE2诱饵，可有效中和SARS-CoV-2假病毒。该研究表明，环状RNA具有成为新型疫苗和治疗平台的潜力。
环状RNA技术快速开发新冠疫苗
作者采用了Group I核酶自催化策略来产生编码SARS-CoV-2 RBD抗原的环状RNA，称为circRNARBD。为了增强RBD抗原的免疫原性，作者在RBD的N端添加了信号肽序列（SP），以实现其分泌表达。在此构造中，将IRES元素置于RBD编码序列之前以启动其翻译。将人组织纤溶酶原激活物（tPA）的信号肽序列融合到RBD的N端以确保抗原的分泌，并融合了噬菌体T4纤维蛋白蛋白蛋白（foldon）的三聚化基序到其C末端，模仿SARS-CoV-2 Spike三聚体的天然构象，该三聚体具有比RBD单体更高的hACE2结合能力。然后将该IRES-SP-RBD-T4序列插入环化载体，以生成用于体外转录（IVT）的模板，以产生circRNARBD。使用特定引物通过逆转录和RT-PCR分析验证了circRNARBD的环化作用。
作者进一步评估了脂质纳米颗粒包裹的circRNARBD在BALB/c小鼠中的免疫原性。 circRNARBD的封装效率大于93％，平均直径为100 nm。 通过肌内注射用LNP-circRNARBD免疫动物两次，每只小鼠每两周间隔10μg或50μg剂量。 在LNP-circRNARBD加强免疫后两周或五周，评估RBD特异性IgG的量和假病毒中和活性。circRNARBD以剂量依赖的方式引起高滴度的RBD特异性IgG，2周和5周后加强每次剂量~3×104和~1×106，结果表明circRNARBD可以诱导持久抗SARS-CoV-2 RBD的抗体。RBD抗原对的SARS-CoV-2假病毒持续中和能力表明circRNARBD疫苗确实在小鼠中诱导了持久的体液免疫反应。
环状RNA技术在疫苗开发中的优势
环状RNA（circRNA）是共价封闭的单链RNA，包含一类由非经典RNA剪接事件（真核细胞中的反向剪接）产生的一大类RNA。一些病毒基因组恰好是环状RNA，例如D型肝炎病毒和植物类病毒。环状RNA独有的特性使其在新型疫苗开发中有如下优势：
l 环状RNA相比于线性RNA，其共价闭环结构可保护其免受核酸外切酶介导的降解作用，半衰期长，稳定性高，相比于mRNA疫苗需要超低温保存，环状RNA疫苗在室温放置两周后，细胞转染效率没有衰减；
l 一些内源性环状RNA被证明可以作为蛋白质翻译模板，通过人工改造引入核糖体进入位点（IRES）或5’UTR区的m6A修饰可增加环状RNA翻译效率。
l 相比于常规灭火疫苗制备，需要拿到病毒株再扩大培养活病毒，环状RNA技术只需要获得病毒序列或突变序列就可以快速开发新疫苗，时间优势明显，
l 有报道发现，环状RNA不需要核苷酸修饰来避免先天性免疫应答，与未修饰的线性mRNA相比，纯化的未修饰的环状RNA可避免诱发 TLR/RIG-I介导的免疫反应。
由于circRNA独有特殊性，其在生物医学应用中具有重大潜力。尽管如此，环状RNA疫苗或药物的免疫原性和安全性尚待进一步研究。
参考文献：
Circular RNA Vaccines against SARS-CoV-2 and Emerging Variants
Liang Qu, Zongyi Yi, Yong Shen, Yiyuan Xu, Zeguang Wu, Huixian Tang, Xia Xiao, Xiaojing Dong, Li Guo, Ayijiang Yisimayi, Yunlong Cao, Zhuo Zhou, Jianwei Wang, Xiaoliang Sunney Xie, Wensheng Wei bioRxiv 2021.03.16.435594; doi: https://doi.org/10.1101/2021.03.16.435594