知名风投先后入局的环状RNA赛道前景几何？业内人士：还有两大难题亟待解决

过去一年，新冠疫苗的研发让一种线性 RNA——mRNA 变得耳熟能详，相关研究的火热程度前所未有。

而在最近，环状 RNA 又开始掀起另一波关注。继全球首家环状 RNA 初创露面后（点击转到：全球首家“环状RNA”初创成立即获上亿美元融资），波士顿风头机构 Flagship Pioneering（以下简称 “FP”）也推出了旗下孵化的环状 RNA 公司 Laronde，并向其投资了 5000 万美元。

与 mRNA 这样的线性 RNA 相比，环状 RNA 呈封闭环状的结构，不易降解，比线性 RNA 稳定得多。但因为其更难于研究，之前受到的关注并不多。

Laronde 把它正在研究的环状 RNA 称为 Endless RNA™（eRNA），这种 RNA 能够在体内长期存在，并表达用于治疗疾病的蛋白质。

它具有持久性、非免疫原性、允许重复给药，并在配制和输送方面具有灵活性。

图丨 Endless RNA™（来源：bostonglobe.com）

真核细胞的环状 RNA 来自于 mRNA 前体（pre-mRNA）的反向剪接。虽然环状 RNA 通常表达水平较低，但它们的表达存在细胞和组织特异性。近年来人们发现，环状 RNA 可以通过不同途径影响基因表达，有效扩展真核细胞转录组的多样性和复杂性。

Laronde 的首席执行官 Diego Miralles 更是毫不避讳地强调了 eRNA 的厉害之处：“蛋白质可以做的任何事情，eRNA 都可以做。”

FP 孵化的 Moderna 在新冠疫情中充分展示了线性 RNA 的潜力，这次对于环状 RNA 的押注，他们同样信心十足：Laronde 的目标是在未来 10 年内生产 100 种基于 eRNA 的药物。

可在体内表达任何治疗性蛋白

近年来，随着高通量测序和生物技术的发展，环状 RNA 被发现广泛存在于真核生物中，并与人类多种疾病的发病机制相关，包括神经性疾病、心血管疾病、糖尿病等。

环状RNA 相当于线性 RNA 分子中的 3’ 和 5’ 端被连接形成了闭合环状结构，失去了 PolyA 尾巴，因此对核酸外切酶不敏感，也可以更加稳定地存在。

2017 年，Laronde 的创始首席执行官 Avak Kahvejian 开始领导团队探索长链非编码 RNA（IncRNA）在疾病治疗上的应用。IncRNA 在哺乳动物细胞中天然呈环状存在。自 2011 年来，Kahvejian 就在 FP 担任普通合伙人，他曾领导了包括 Rubius Therapeutics（NASDAQ：RUBY）、Seres Therapeutics (NASDAQ: MCRB) 在内的多家公司上市。

人类基因组包含超过 30 亿个 DNA 碱基对，其中 70% 的可以转录为 RNA，但只有不到 2% 能够翻译出蛋白质，其余均是非编码 RNA，而长度超过 200 个核苷酸的则称为 IncRNA。目前，科学家已经发现 IncRNA 在蛋白质组装和某些疾病发生中发挥作用。

图 | Avak Kahvejian（来源：FP 官网）

天然的 mRNA 通过与 mRNA 5' 区域结合的蛋白质相互作用来募集核糖体，从而启动翻译，而 IncRNA 是闭合结构，缺乏翻译起始元件 —— 内部核糖体进入位点（IRES），并不会翻译出蛋白质。

解决这一问题的方式正如 FP 惯有的理念 —— 以假说驱动的创新手段。他们抛出了如下问题：能否通过制造没有游离末端但可翻译的 RNA 来从这种稳定性中获益，从而开发出一类新型的治疗药物？某些 lncRNA 的环状特性会使它们在体内超稳定吗？

为了让这些天然的环状 RNA “变废为宝”，Kahvejian 的团队借鉴了病毒中常见的标准和非标准翻译起始方法。

“我们将这些元素整合到闭环形式中，不再像 RNA 一样从 RNA 的末端募集核糖体，而是从分子中募集。”

由此他们发现了 eRNA，eRNA 是一种专为可翻译设计的专有闭环 RNA 构建体，由于无游离末端，先天免疫系统或核酸外切酶无法识别 eRNA，并且 eRNA 高度稳定，可延长治疗效果。

香港城市大学生物医学系助理教授史家海告诉生辉，“环状 RNA 的优势主要在于可以防止降解，提高 RNA 的表达时间和表达量，因为 RNA 的降解是从尾端开始，环化后就没有酶切的尾端了，只有 RNA 核酸内切酶才能切，所以环状 RNA 比线性 RNA 在血浆中的表达时间更长，预计在细胞中也是更长。” 史家海在 3 年前就开始了环状 RNA 的相关研究。

图 | eRNA 在体内表达任何类型蛋白质（来源：公司官网）

此外，eRNA 的治疗性蛋白表达能力是模块化和可编程的。

“因此我们能够在体内表达任何治疗性蛋白质，包括肽、凝血因子等，任何类型的治疗性抗体，包括跨膜蛋白、疫苗等，甚至是生物学上从未做过的事情，例如细胞内抗体或离子通道。”Miralles 表示。

他补充说，“eRNA 治疗剂有可能成为一种必不可少且广泛使用的药物，其治疗应用性和实用性已超越了小分子和抗体。”

目前，Laronde 宣称其团队已经证明了 eRNA 可以在动物体内获得稳定、持久的蛋白质生产。

优势显著，但需解决两个问题

全球首家环状 RNA 初创 Orna Therapeutics 推出之时，其首席执行官 Tom Barnes 博士就表示：“与线性 mRNA 相比，环状 RNA 技术相当于 mRNA2.0 版，在生产、递送和治疗效果方面更具有优势。”

除了可以在体内长效稳定表达之外，eRNA 药物还可以重复给药，并且可以通过多种途径向患者给药，包括皮下、静脉、肌内和外用的方式。

国内 mRNA 技术研发公司深信生物的创始人李林鲜博士告诉生辉，“从目前的研究来看，环状 RNA 具有很强的竞争力，并且极具发展潜力。但还需要进一步临床测试，将环状 RNA 与线性 mRNA 进行比较对比，找出两者之间的差距，研究具体的原理”。

尽管环状 RNA 优势明显，但也有诸多问题需要解决。

史家海告诉生辉，环状 RNA 目前面临的首要问题是环化效率低；其次，环状 RNA 没有 5'端的帽子结构，所以需要内部核糖体进入位点作为启动区域，但是内部核糖体进入位点的效率没有帽子的效率高。

“我们也正在开发 RNA 复制酶以解决 RNA 连接缺口不平的问题。” 史家海说道。

至于其在未来应用上是否会超越线性 RNA，史家海直言，如果是需要提高表达量的应用，环状 RNA 效果会更好。

图 | eRNA 模块化表达（来源：公司官网）

目前，Laronde 将重点关注罕见病、疫苗、慢性病及其它疾病领域，Kahvejian 表示 Laronde 正在同步进行这些方面的研究。

为了实现 10 年生产多达 100 种产品和药物的计划，Laronde 计划建立一个模块化且可扩展的 eRNA Gigabase 工厂，并计划在未来两年内将团队扩展到 200 名。除了扩大团队规模之外，Laronde 还将建立其所需的基础设施，以创建用于体内测试的 eRNA，并扩大临床前和临床试验的生产规模。

“我们正在为成功而努力，我们不会只制造一、两种药物。我们坚信这是一类新的药物，就像小分子、抗体和酶是一类药物一样。” Kahvejian 说道。

参考资料：

• https://www.flagshippioneering.com/people/avak-kahvejian
• https://www.fiercebiotech.com/biotech/flagship-debuts-laronde-to-develop-rna-based-meds-could-turn-cells-into-protein-factories

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