摘要：在RNA疗法飞速发展的今天，环状RNA凭借其稳定结构和高效蛋白表达能力，正成为新一代生物技术疗法的重要平台。从疫苗开发、体内CAR-T到基因编辑和蛋白替代治疗，环状RNA的应用边界不断拓展，而其中最关键的一环——RNA体外环化技术，却始终面临效率、通用性与工艺

在RNA疗法飞速发展的今天，环状RNA凭借其稳定结构和高效蛋白表达能力，正成为新一代生物技术疗法的重要平台。从疫苗开发、体内CAR-T到基因编辑和蛋白替代治疗，环状RNA的应用边界不断拓展，而其中最关键的一环——RNA体外环化技术，却始终面临效率、通用性与工艺复杂性的多重挑战。如今，这一瓶颈终于被突破。北京大学与昌平实验室魏文胜团队日前在《自然·通讯》发表科研成果，他们开发出两种新型RNA环化方法PIET和CIRC，不仅大幅提升了环化效率和适用性，更首次实现了万碱基级别超长RNA的成功环化与功能表达，为RNA疗法尤其是大分子疾病治疗打开了全新局面。

从2022年开始，魏文胜团队就已在环状RNA领域取得多项突破，包括研发环状RNA新冠疫苗、新型RNA编辑工具LEAPER 2.0以及升级的线粒体基因编辑器mitoBE v2，展现出该平台在编码与非编码功能方面的双重潜力。然而，现有环化方法如广泛使用的PIE技术仍存在明显局限：需对自剪接核酶进行拆分改造，限制了可用内含子类型，且环化长度受限，工艺中伴随的免疫原性问题和纯化困难也阻碍了其临床转化。面对这些挑战，团队在2023年初提出一个大胆设想：能否绕过第一步剪接反应，直接利用一型与二型内含子的第二步反应实现RNA环化？实验证实了这一思路可行，并由此发展出第一种新方法PIET。这是一个两组分反式剪接系统，可通过调节RNA组分比例灵活控制环化效率，初步显示出良好的调控特性。

“而真正带来革命性进展的是第二种方法——CIRC。我们进一步构思：若将PIET中的非共价作用改为共价连接，是否仍能维持内含子活性？结果令人振奋：不仅活性得以保留，在去除传统PIE方法中必需的同源臂后，环化效率甚至显著提升。”文章第一作者沈勇说，CIRC方法最大的创新在于完全摒弃了对内含子的拆分和改造步骤，可直接利用天然完整的一型和二型内含子实现RNA环化，这不仅极大拓宽了内含子的来源范围，更为后续筛选天然存在的高效或特殊功能内含子奠定了基础。

沈勇表示，相比传统方法，CIRC展现出多方面优势。它不仅具备更高的环化效率和反应速率，还能够在低镁离子或低pH等温和条件下保持高活性，这对维持长链RNA的完整性尤为关键。更令人瞩目的是，CIRC成功突破了目前环状RNA的载量限制——团队首次实现对超过12000核苷酸、编码427 kDa全长抗肌萎缩蛋白的超长RNA分子的高效环化，并在细胞中验证其可成功表达完整蛋白。这一成就不仅刷新了环状RNA的长度纪录，更为治疗杜氏肌营养不良等因大蛋白缺陷引发的疾病提供全新技术路径。

据了解，除了载量上的突破，CIRC还兼具“无痕环化”的重要特性，产物免疫原性低，且可在设计阶段于内含子中引入poly(A)序列，使得环状RNA纯化能够与常规oligo(dT)纯化系统兼容，大幅简化了生产工艺、降低了产业化门槛。研究显示，CIRC不仅能高效适配原先PIE方法所使用的内含子，还可直接应用十余种不同来源的天然一型与二型内含子，展现出优异的通用性和灵活性。

沈勇说，这项研究不仅提供了RNA环化的全新方法论，也极大拓展了环状RNA技术的应用天花板。从技术理念的萌芽到实验验证，从机制探索到最终实现重大应用突破，魏文胜团队的系统工作标志着环状RNA疗法正式迈入“大分子时代”，为今后遗传病、癌症、代谢性疾病等多个领域的RNA药物开发奠定了坚实的技术基础，更让我们看到了基因治疗和蛋白替代疗法新的曙光。（光明日报全媒体记者晋浩天）

来源：光明微教育