Циркулярні РНК (circRNAs) вперше були відкриті як неперекладні РНК у 1979 році; лише у 2015 році було виявлено транскрибовані circRNAs у мухах дрозофіл, що привело до дослідження in vitro circRNAs з метою лікування та профілактики.
circRNAs саморозширюються і тому не мають традиційної структури, такої як 5' капсула або 3' поліА хвіст. Ця структура робить їх більш стійкими та супротивляючись екзонуклеазам, таким як RNase R.
Структурні елементи циркулярної РНК (circRNA)
Шаблон ДНК для синтезу circRNA зазвичай включає внутрішній рибосомний ентропункт (IRES), відкритий читальний фрейм (ORF) та інші елементи, які є критичними для циркуляції in vitro. Наприклад, ми створили плазмід як шаблон для транскрипції in vitro (IVT), який складається з гомологічних рукавів, 3’ інтрону, 3’ ексону, IRES, ORF, 5’ ексону та 5’ інтрону, щоб підготувати circRNA методами самозшиття.
Внутрішній рибосомний ентропункт (IRES) виконує важливі ролі у перекладі cirRNAs. IRES енцефаломіокардитного віруса (EMCV), IRES коксакіевірусу B3 (CVB3), IRES людського риновіруса B3 (HRV-B3) та інші IRES часто використовуються для перекладу при в vitro синтезі cirRNAs.
Циклізація in vivo лінійних передбіжців circRNA є важливим етапом у синтезі circRNA, зазвичай через хімічні, ензиматичні та медіювані рибосомами шляхи самовідтворення. Відомий як віршовий кам'янець у галузі, хімічний метод виробництва circRNA, що був запущений у 1988 році, більше не використовується сьогодні через його високу вартість, низьку видачу, велику кількість побічних продуктів та те, що він підходить лише для циклізації РНК довжиною до 70 нуклеотидів.
Ензиматичні методи циклізації РНК базуються на ферментах бактеріальної фажної Т4 або рибозимах, таких як Т4 ДНК-лігаза (Т4 Dnl 1), Т4 РНК-лігаза 1 (Т4 Rnl 1) та Т4 РНК-лігаза 2 (Т4 Rnl 2). Для формування циркулярної РНК за допомогою ензимів фажу Т4 монофосфат нуклеозидів повинен знаходитися на 5'-кінці та бути сполученим із групою OH на 3'-кінці РНК. Оскільки під час реакції додаються трифосфати нуклеозидів, РНК IVT містить гуанозин трифосфат (GTP) на 5'-кінці.
Рибозими — це послідовності РНК, які сприяють самопереробці, перетворюючи лінійні молекули РНК у циркулярну РНК (circRNA) без необхідності додаткових ензимів. Процес самоскладання включає дві послідовні трансестерифікаційні реакції на певних місцях для забезпечення формування бажаних продуктів circRNA. Метод самопереробки групи I інтронів, також відомий як PIE (енкапсуляція інтронів та екзонів), який дозволяє виробництво circRNA довжиною більше 5 кб, був детально вивчений і виявився корисним.
Застосування циркулярної РНК (circRNA)
Вакцини на основі circRNA
Подібно до лінійних мРНК, циркулярні РНК (circRNA) можуть перетворюватися на певні протеїни в цільових клітинах і викликати сильну гуморальну та клітинну імунність. Недавно кілька наукових команд успішно розробили вакцини на основі circRNA для запобігання COVID-19. Їхні результати не тільки мають переваги лінійних вакцин мРНК, але й демонструють кращу стабільність та триваліше вираження протеїнів у порівнянні з лінійною мРНК. Тому вакцини circRNA можуть викликати достатні імунні відгуки навіть при низьких дозах.
Крім того, деякі дослідники вважають, що вакцини circRNA, як наступне покоління мРНК, можуть стати ефективними інструментами у майбутньому для боротьби з поширеними вірусними/бактеріальними захворюваннями та головними новопластичними інфекційними захворюваннями, а також для лікування раку та інших захворювань.
Циркулярна РНК у терапії CAR/TCR-T
Як пионер у галузі циркулярної РНК, ORNA розробляє терапію в місці химерним антиген-рецептором (CAR) для локальної терапії, яка використовує ORN-101 — циркулярну РНК, енкапсульовану у ЛНП, щоб модулювати імунні клітини у пацієнтів. ORN-101 демонструє високий рівень вираження CAR під дією оптимізованого елемента IRES. У моделях тварин було показано, що ORN-101 сприяє подавленню і знищенню опухолі, що говорить про те, що антитуморна терапія на основі ORN-101 може стати альтернативою традиційній терапії CAR-T клітинами.
Крім того, Чанг і колеги оцінили життєздатність та терапевтичну ефективність циркулярних РНК у терапії T-клітинними рецепторами (TCR), специфічними до антигена. Вони створили циркулярну РНК, яка кодує pp65-TCR-T, що спрямована на епітоп pp65 цитомегаловірусу (CMV). Крім того, було доведено, що pp65-TCR виражається на первинних T-клітинах протягом більше 7 днів. Також circRNA-pp65-TCR-T клітини спеціально й постійно знищували tumor клітини, що виражають pp65 та HLA, значно продовжуючи тривалість життя мишок.
Також було показано, що клітини, трансфектовані pp65 circRNA, виявили кращу імунну відповідь у порівнянні з лінійним mRNA.
Yaohai’s Bio-Pharma One-Stop CRDMO Розв'язок для Довготривалого Кодуючого RNA
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
