تم اكتشاف RNAs الدائرية (circRNAs) لأول مرة كـ RNAs غير مشفرة في عام 1979؛ ولم يكن حتى عام 2015 أن تم العثور على circRNAs مترابطة في ذبابة الفاكهة، مما أدى إلى دراسة circRNAs في البيئة المختبرية للأغراض العلاجية والوقائية.
الـ circRNAs تتوسع ذاتيًا وبالتالي لا تحتوي على بنية تقليدية مثل قبعة الـ 5' أو ذيل الـ polyA في الـ 3'. هذه البنية تجعلها أكثر استقرارًا ومقاومة لإنزيمات الأكسدة مثل RNase R.
عناصر بناء RNA الدائري (circRNA)
عادةً ما تتضمن الحمض النووي القالب لتصنيع الـ circRNA مواقع دخول الريبوسوم الداخلية (IRES)، الإطار القرائي المفتوح (ORF)، وغيرها من العناصر الحرجة للدوران في البيئة المختبرية. على سبيل المثال، صممنا بلاسميد كقالب لنسخة نصية في البيئة المختبرية (IVT)، والذي يتكون من الأذرع المتجانسة، الجينون الداخلي 3'، الجينون الخارجي 3'، IRES، ORF، الجينون الخارجي 5'، والجينون الداخلي 5'، لإعداد الـ circRNA باستخدام طرق الترابط الذاتي.
موقع الدخول الداخلي للريبوزوم (IRES) يقوم بأدوار مهمة في ترجمة cirRNAs. يتم استخدام IRES لفيروس العضال الدماغي القلبي (EMCV)، IRES للفيروس الكوكساكي B3 (CVB3)، IRES للفيروس الربو البشري B3 (HRV-B3) وغيرها من IRES بشكل شائع لترجمة التركيب المختبري لـ cirRNAs.
التقاطع الحيوي للمحولات الخطية circRNA يوفر خطوة مهمة في تركيب circRNA، عادةً من خلال المسارات الكيميائية، والأنزيمية، والتكاثر الذاتي بواسطة الريبوزوم. معروفة كمرحلة محورية في هذا المجال، بدأت الطريقة الكيميائية لإنتاج circRNA في عام 1988، لكنها لم تعد تُستخدم اليوم بسبب تكلفتها العالية، وانخفاض الإنتاجية، وعدد النواتج الثانوية الكبير، بالإضافة إلى كونها مناسبة فقط لدوائر RNA طولها يصل إلى 70 نوكليوتيد.
تستند الطرق الإنزيمية لدوران الحمض النووي الريبي (RNA) على إنزيمات فيروس البكتيريا T4 أو الريبوزيمات مثل ليغاز الحمض النووي T4 (T4 Dnl 1)، وليغاز الحمض النووي الريبي T4 1 (T4 Rnl 1)، وليغاز الحمض النووي الريبي T4 2 (T4 Rnl 2). لتكوين RNA دائري باستخدام إنزيمات فيروس T4، يجب أن تكون فوسفات النوكليوسيدات أحادية موجودة في نهاية 5' ومترابطة مع مجموعة OH الموجودة في نهاية 3' من RNA. نظرًا لأن فوسفات النوكليوسيدات الثلاثية تُضاف أثناء التفاعل، يحتوي RNA المُنتج عن طريق IVT على غوانوسين ثلاثي الفوسفات (GTP) في نهاية 5'.
الريبوزيمات هي سلاسل RNA التي تعزز عملية القص الذاتي بتحويل جزيئات RNA الخطية إلى circRNA دون الحاجة إلى إنزيمات إضافية. يتضمن عملية التركيب الذاتي حدوث تفاعلين متتاليين للنقل العذري في مواقع محددة لضمان تكوين المنتجات المرجوة من cirRNA. تم دراسة طريقة القص الذاتي لمجموعة I من الانترونات، والمعروفة أيضًا باسم PIE (إحاطة الانترونات والعوامل الخارجية)، بشكل مكثف وأثبتت فائدتها حيث تسمح بإنتاج cirRNAs أطول من 5 كيلو باس.
تطبيق الدائري RNA (circRNA)
لقاحات circRNA
مثل الـ mRNAs الخطية، يمكن تحويل الـ circRNAs إلى بروتينات معينة في الخلايا المستهدفة وتحفيز المناعة الهومورية والخلوية القوية. مؤخرًا، نجحت بعض الفرق البحثية في تطوير لقاحات circRNA لمنع الإصابة بكوفيد-19. لم تمتلك نتائجهم فوائد لقاحات الـ mRNA الخطية فقط، بل أظهرت أيضًا استقرارًا أفضل ومدة أطول لتعبير البروتين مقارنة بالـ mRNA الخطي. لذلك، يمكن للقاحات circRNA أن تُحفّز استجابات مناعية كافية حتى عند الجرعات المنخفضة.
بالإضافة إلى ذلك، يعتقد بعض الباحثين أن لقاحات الـ circRNA، باعتبارها جيلًا جديدًا من الـ mRNAs، قد تصبح أدوات فعالة في المستقبل لمكافحة الأمراض الفيروسية/البكتيرية الشائعة والأمراض المعدية الناشئة الرئيسية، وكذلك لعلاج السرطان وغيرها من الأمراض.
دور الـ circRNA في علاج CAR / TCR-T
بصفتها رائدة في مجال RNA الدائري، تعمل ORNA على تطوير علاج مستقبِل خارجي مدمج (CAR) لموقع العلاج الذي يستخدم ORN-101، وهو RNA دائري محصور بـ LNP، لتعديل الخلايا المناعية لدى المرضى. يظهر ORN-101 مستوى عالٍ من التعبير عن CAR بواسطة عنصر IRES المُحسَّن. في نماذج الحيوانات، تم إظهار أن ORN-101 يُثبط ويُدمر الأورام، مما يشير إلى أن العلاجات المضادة للسرطان المستندة إلى ORN-101 قد تتدخل مع العلاج التقليدي بالخلايا CAR-T.
بالإضافة إلى ذلك، قام تشانغ وزملاؤه بتقييم قابلية الحياة والفعالية العلاجية للـ circRNAs في علاجات المستقبلات الخاصة بالخلايا الليمفاوية T (TCR)-T المستهدفة للأجسام المضادة. صمموا circRNA يشفر pp65-TCR-T المستهدف للبيوتيوب pp65 للفيروس السيتوميغالي (CMV). بالإضافة إلى ذلك، تم إثبات أن pp65-TCR يتم التعبير عنه على الخلايا الليمفاوية T الأولية لمدة تزيد عن 7 أيام. بالإضافة إلى ذلك، قتلت خلايا circRNA-pp65-TCR-T بشكل خاص ومستمر الخلايا السرطانية التي تعبر عن pp65 وHLA وأمدت بشكل كبير من عمر الفئران.
كما تم إثبات أن الخلايا التي تم تحويلها بـ pp65 circRNA أظهرت استجابات مناعية أفضل مقارنة بالـ mRNA الخطي.
حل Yaohai الشامل لخدمات CRDMO لـ RNA الطويل الترميز
EN
AR
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
IW
ID
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
FA
AF
MS
BE
MK
UR
BN
