ARN circulaire (circRNA)

Modalité

Les ARN circulaires (circRNAs) ont été découverts pour la première fois comme des ARN non codants en 1979 ; ce n'est qu'en 2015 que des circRNAs transcrits ont été trouvés chez la Drosophile, ce qui a conduit à l'étude des circRNAs in vitro à des fins thérapeutiques et préventives.

les circRNAs s'auto-élargissent et ne possèdent donc pas une structure conventionnelle telle qu'un cap 5' ou une queue polyA 3'. Cette structure les rend plus stables et résistants aux exonucléases comme la RNase R.

Éléments de structure de l'ARN circulaire (circRNA)

L'ADN modèle pour la synthèse de circRNA inclut généralement un site d'entrée ribosomique interne (IRES), un cadre de lecture ouvert (ORF) et d'autres éléments critiques pour la circulation in vitro. Par exemple, nous avons conçu un plasmide comme modèle de transcription in vitro (IVT), qui comprend des bras d'homologie, un intron 3', un exon 3', un IRES, un ORF, un exon 5' et un intron 5', pour préparer des circRNAs par des méthodes d'autosplicing.

Le Site d'entrée interne du ribosome (IRES) joue des rôles importants dans la traduction des cirARN. Les IRES du virus de l'encéphalomyocardite (EMCV), du coxsackievirus B3 (CVB3), du rhinovirus humain B3 (HRV-B3) et d'autres IRES ont été couramment utilisés pour la traduction de la synthèse in vitro des cirARN.

La cyclisation in vivo des précurseurs linéaires des circARN représente une étape importante dans la synthèse des circARN, généralement par des voies chimiques, enzymatiques et médiées par le ribosome pour la réplication autonome. Considéré comme un jalon dans ce domaine, l'approche chimique pour la production de circARN, développée en 1988, n'est plus utilisée aujourd'hui en raison de son coût élevé, de son rendement faible, de sa grande quantité de sous-produits et du fait qu'elle ne convient qu'à la cyclisation d'ARN de jusqu'à 70 nucléotides de longueur.

Les méthodes enzymatiques pour la cyclisation de l'ARN sont basées sur les enzymes du bactériophage T4 ou des ribozymes tels que la ligase ADN T4 (T4 Dnl 1), la ligase ARN T4 1 (T4 Rnl 1) et la ligase ARN T4 2 (T4 Rnl 2). Pour former de l'ARN circulaire avec les enzymes du bactériophage T4, des monophosphates de nucléosides doivent être situés à l'extrémité 5' et conjugués au groupe OH à l'extrémité 3' de l'ARN. Comme des triphosphates de nucléosides sont ajoutés pendant la réaction, l'ARN IVT contient du guanosine triphosphate (GTP) à l'extrémité 5'.

Les ribozymes sont des séquences d'ARN qui favorisent l'autosplicing en convertissant des molécules d'ARN linéaires en circRNA sans avoir besoin d'enzymes supplémentaires. Le processus d'auto-assemblage implique deux réactions de transestérification consécutives en sites spécifiques pour s'assurer que les produits cirRNA souhaités sont formés. La méthode d'autosplicing des introns de groupe I, également connue sous le nom de PIE (encapsulation d'introns et d'exons), qui permet la production de cirRNAs supérieurs à 5 kb, a été largement étudiée et s'est révélée utile.

Application de l'ARN circulaire (circRNA)

Vaccins circRNA

Comme les ARNmessagers linéaires, les circARN peuvent être convertis en certaines protéines dans les cellules cibles et induire une immunité humorale et cellulaire robuste. Récemment, certaines équipes de recherche ont réussi à développer des vaccins circRNA pour prévenir la COVID-19. Leurs résultats ne possèdent pas seulement les avantages des vaccins d'ARNm linéaire, mais présentent également une meilleure stabilité et une durée plus longue d'expression protéique que l'ARNm linéaire. Par conséquent, les vaccins circRNA peuvent induire des réponses immunitaires adéquates même à faibles doses.

De plus, certains chercheurs pensent que les vaccins circRNA, en tant qu'ARNm de nouvelle génération, pourraient devenir des outils efficaces à l'avenir pour lutter contre les maladies virales/bactériennes courantes et les principales maladies infectieuses émergentes, ainsi que pour le traitement du cancer et d'autres maladies.

CircRNA dans la thérapie CAR/TCR-T

En tant que pionnier dans le domaine de l'ARN circulaire, ORNA développe une thérapie in situ à base de récepteur d'antigène chimérique (CAR) pour une thérapie locale qui utilise l'ORN-101, un ARN circulaire encapsulé dans une nanoparticule lipidique (LNP), afin de moduler les cellules immunitaires chez les patients. L'ORN-101 présente une expression élevée du CAR pilotée par un élément IRES optimisé. Chez des modèles animaux, l'ORN-101 a montré qu'il induisait une suppression et une destruction des tumeurs, suggérant que les thérapies anticancéreuses basées sur l'ORN-101 pourraient interférer avec la thérapie conventionnelle par CAR-T.

De plus, Zhang et al. ont évalué la viabilité et l'efficacité thérapeutique des circARN dans les thérapies à base de récepteurs cellulaires spécifiques aux antigènes (TCR)-T. Ils ont conçu un circARN codant pour pp65-TCR-T ciblant l'épitope pp65 du cytomegalovirus (CMV). De plus, il a été démontré que pp65-TCR est exprimé sur les cellules T primaires pendant plus de 7 jours. En outre, les cellules circARN-pp65-TCR-T tuent spécifiquement et de manière cohérente les cellules tumorales exprimant pp65 et HLA, et prolongent significativement la durée de vie des souris.

Il a également été démontré que les cellules transfectées avec la pp65 circRNA présentaient des réponses immunitaires meilleures par rapport à l'ARNm linéaire.