mRNA疫苗2.0——一文了解IVT环状RNA特点与优势

环状RNA是共价封闭的单链RNA分子。与线性RNA不同，在环状RNA中，通常存在于RNA分子中的3’和5’端序列首尾连接在一起，因此没有5’-端帽子和3’-端polyA尾巴。

在自然界中，环状RNA的形成依赖于真核细胞的RNA剪接机制，而对于实验室而言，体外转录法（In vitro transcription，IVT）是更为可行的环状RNA制备方式。在这种IVT环状RNA中，通常在GOI上游引入一个IRES元件招募核糖体以启动翻译。

环状RNA的结构特性为其作为疫苗应用提供了良好的实践基础。对于疫苗生产，最常用的疫苗是基于病原体、核酸或者蛋白质/肽分子制作的，它们各自具有独特的特点和局限性。而环状RNA疫苗被认为优于传统mRNA疫苗可被总结为以下几点：

首先，环状RNA更优异的结构促使其在生产和运输上更有优势。环状RNA由于其环化结构可保护其免受核酸酶降解，相比线性mRNA分子的生产环境更为宽容：IVT mRNA的生产过程每一步都需要严苛的无核酸酶环境。在运输上和分发过程中，mRNA疫苗总是需要一个低温冷链，但是对于LNP封装的环状RNA疫苗，其热稳定性高于LNP-mRNA。有研究表明，LNP-circRNA在4℃下至少可保存4周，在室温下可保存约30天。

第二，环状RNA的表达持续时间更长，比线性mRNA产生数量更可观的抗原蛋白。研究表明，环状RNA在哺乳动物细胞内的中间半衰期时长是其线性mRNA对照物的2.5倍。并且环状RNA即使在数量适中的情况下，也表达了对树突状细胞呈递具有高度免疫原性的特定抗原。这一特征进一步提升了环状RNA作为高效疫苗的潜力。

第三，经过核苷修饰的mRNA疫苗可引发强的免疫反应，但也带来了明显的细胞毒性。环状RNA是无修饰的，在具备相当程度的免疫原性的同时时具有较少的相关副作用。

云舟生物的IVT circRNA平台

云舟生物基于Ⅰ型内含子的PIE（Permuted Intron-Exon）系统，开发了可用于制备高产量、高纯度的IVT环状RNA（circRNA）生产平台。该技术是制备体外环状RNA的最常用的方法，需要一个游离的鸟苷（G-OH）攻击待环化RNA前体的5’ 端内含子和相邻外显子的交界处，随后该外显子的末端被置换为3’-OH。3’-OH再次插入3’ 端内含子和相邻外显子的交界处，取代3’ 端内含子的3’末端，此时导致环状RNA的形成。通过这种机制生成的IVT环状RNA，具有极少的杂质且进一步减少了疤痕序列。

 云舟生物IVT环状RNA的环化机制