2019年冠状病毒病（COVID-19）是由严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV-2）引起的全球严重公共卫生突发事件。新冠疫情肆虐以来，COVID-19已导致确诊病例超过4亿7000万例，确诊死亡病例超过600万53例（WHO）。奥密克戎等突变株位于受体结合区域（RBD）的棘突蛋白（S）突变，导致疫苗的有效性降低。已有报道，接种加强针可以部分增强疫苗中和能力，但是对奥密克戎突变株的中和能力比野生型毒株低4-13倍，对目前疫苗的效力产生严重影响。迫切需要开发有效的疫苗来对抗这种快速传播的变种。
SARS-CoV-2属于冠状病毒科的β冠状病毒属，由包膜和S蛋白亚基介导与宿主细胞融合，将病毒基因组释放到细胞质。SARS-CoV-2 的 S 蛋白、S1 亚基或 RBD 抗原可以诱导 B 细胞和 T 细胞反应，产生针对 SARS-CoV-2 的高效中和抗体。疫苗接种是遏制COVID-19的有效途径，传统的灭活病毒等疫苗已被用于疫苗的开发。针对SARS-CoV-2的mRNA疫苗也取得了快速的发展。mRNA疫苗包含由5’帽、非翻译区（UTR）、抗原编码区和3’多聚体尾组成的线性单链RNA，并通过脂质纳米粒（LNP）输送到体内。递送介质的不稳定性；mRNA在体内较短的半衰期；免疫原性；储存和运输成本等因素制约着mRNA疫苗的发展。
与mRNA相比，环状RNA高度稳定，共价闭合环状结构保护其不受核酸外切酶的降解。环状RNA可通过非帽依赖的方式翻译蛋白质，为开发针对新冠变株高效的疫苗提供了可能。
继2021年3月和2022年1月发布在BioRxiv预印本的环状RNA疫苗相关研究成果[1,2]。2022年3月31日，北京大学魏文胜团队在Cell在线发表论文Circular RNA Vaccines against SARS-CoV-2 and Emerging Variants，该研究报告了一种环状RNA疫苗，通过表达S蛋白的三聚体RBD，诱导有效的中和抗体和T细胞免疫反应，在小鼠和恒河猴中提供针对变种SARS-CoV-2的强大保护。
如图1A所示，作者利用I型内含子核酶生成具有编码SARS-CoV-2-RBD抗原潜能的环状RNA——circRNA-RBD。为了提高RBD抗原的免疫原性，作者将噬菌体T4纤溶蛋白的三聚基序融合到RBD的C末端。同时，作者也尝试使用T4 RNA连接酶体外合成环状RNA，产生高浓度和高丰度的circRNA-RBD抗原。
作者将纯化的circRNA-RBD转染人和小鼠细胞，使用Western blot检测到人类和小鼠细胞的上清液中含有丰富的RBD抗原。如图1H所示，为了探索制造环状RNA疫苗的可能性，作者使用LNP递送circRNA-RBD至BALB/c，并在小鼠脾脏发生了强烈的免疫应答。SARS-CoV-2 circRNARBD疫苗可诱导BALB/c产生高水平中和抗体的持续体液免疫应答。
图1. 环状RNA疫苗对SARS-CoV-2小鼠的免疫原性及保护作用
随后，作者在恒河猴中验证了环状RNA疫苗的效果。环状RNA疫苗在恒河猴体内诱导了有效的中和抗体和Th1偏向性免疫反应，接种环状RNA疫苗的恒河猴暴露于病毒环境，而在肺部组织仅检测到轻微的验证反应，基本检测不到病毒RNA，对恒河猴产生有效的保护。未接种疫苗的猴子则在肺部检测到大量病毒的存在。
图2.CircRNA疫苗对恒河猴SARS-CoV-2感染的免疫原性和保护作用
作者还发现，针对Delta毒株的疫苗具有广谱性，可抵抗Omicron，未来的疫苗研究应聚焦Delta毒株；针对Omicron毒株的疫苗保护力狭窄，不可抵抗Delta毒株；针对原始毒株的疫苗，加强针使用Delta疫苗，保护力可以覆盖Delta和Omicron突变株。
与 1mΨ（假尿苷，提高活性，降低免疫） 修饰的mRNA疫苗相比，环状RNA疫苗能够实现更高和更持久的抗原表达，并引发更高比例的中和抗体和明显的 Th1 偏态免疫反应。
面对COVID-19带来的全球健康危机，以及SAS-CoV-2变异株，尤其是Delta和Omicron变异毒株带来的疫情的反复。本研究针对变异毒株，建立了一种可以产生有效中和抗体和T细胞免疫应答的环状RNA疫苗接种策略。并在许多方面检测到环状RNA疫苗优于mRNA疫苗对应物的特征。同时，作者也提到体外制备环状RNA的体内免疫原性，及生物安全性的问题需要进一步的临床实验进行验证。
图文摘要
原文链接：https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0092-8674%2822%2900394-4
参考文献：
[1]. 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
[2]. Circular RNA Vaccines against SARS-CoV-2 and Emerging Variants Liang Qu, Zongyi Yi, Yong Shen, Liangru Lin, Feng Chen, Yiyuan Xu, Zeguang Wu, Huixian Tang, Xiaoxue Zhang, Feng Tian, Chunhui Wang, Xia Xiao, Xiaojing Dong, Li Guo, Shuaiyao Lu, Chengyun Yang, Cong Tang, Yun Yang, Wenhai Yu, Junbin Wang, Yanan Zhou, Qing Huang, Ayijiang Yisimayi, Yunlong Cao, Youchun Wang, Zhuo Zhou, Xiaozhong Peng, Jianwei Wang, Xiaoliang Sunney Xie, Wensheng Wei bioRxiv 2021.03.16.435594; doi: https://doi.org/10.1101/2021.03.16.435594