Shanghai Huanma Biopharmaceutical Co., Ltd.

今年6月份，环状RNA领域融资最多的公司——Laronde，其核心研究项目——使用环状RNA表达GLP-1用于减肥，被曝光涉嫌数据造假。这一事件也引起了人们对于对于环状RNA潜力的怀疑。 基于RNA的疫苗是COVID-19大流行中的英雄，它们创下了历史上最快疫苗开发时间的记录，从开发到获FDA批准上市仅仅用时一年时间。 而最近，mRNA技术更是获得了诺贝尔奖的认可，Katalin Karikó 和 Drew Weissman 因发现了核苷碱基修饰，从而开发出了有效的mRNA疫苗来对抗COVID-19，而获得了2023年诺贝尔生理学或医学奖。 我们很早就知道，RNA技术有一个关键的缺陷——RNA通常以线性形式存在，而这种形式的mRNA的寿命很短。再几小时内，细胞内的核酸酶就会把他们降解掉。RNA这种转瞬即逝的性质对用作疫苗来说并不是个大问题，因为它只需要很短的时间来编码出蛋白质，就能引发免疫反应。 但是，对于大多数治疗应用来说，最好是能让RNA留存的时间更长。而这是环状RNA（circRNA）的一个优势——其共价闭合环形结构可以保护自身免受核酸酶的降解，从而具有更好的稳定性和更长的寿命。理论上，即使在低剂量水平上，环状RNA也能增治疗潜力。 环状RNA的发现和发展 1976年，环状RNA（circRNA）首次被发现，但当时被认为是细胞内mRNA剪接错误带来的副产物。2013年，Nature 期刊同期发表两篇环状RNA研究论文，指出环状RNA是一类具有调控作用的非编码RNA，通过作为miRNA的海绵（sponge）来调控其他基因表达。这让沉寂30多年的环状RNA一鸣惊人，成为新一代明星分子，并陆续被发现在细胞分化、组织稳态、疾病发展，以及免疫代谢中发挥重要调节作用。 2018年7月，是环状RNA发展史上的一个关键转折点，麻省理工学院（MIT）的 Daniel Anderson 等人在 Nature Communications 期刊发表论文，首次证实工程化的环状RNA可在真核细胞中稳定、高效表达蛋白，开创了外源环状RNA在真核细胞中表达蛋白的新应用，也证明了环状RNA是线性mRNA的有效替代品。 环状RNA创业热潮 基于上述研究，Daniel Anderson 创立了世界首家利用环状RNA开发新疗法的公司 ——Orna Therapeutics。该公司的核心技术在于其开发RNA环化技术，他们实现了超长环状RNA构建，将编码杜氏肌营养不良（DMD）所缺乏的肌营养不良蛋白（Dystrophin）的mRNA实现环化，该mRNA长达12000个核苷酸。 但 Orna 并非唯一一家致力于开发环化技术的初创公司，还有一些公司正在采用不同的方法来构建环状RNA。例如，Torque Bio公司是将产生环状RNA的指令放到病毒中，让其细胞内部剪接产生环状RNA。Chimera Therapeutics 公司则使用基因工程细菌来生成环状RNA。 此外，还有两家来自中国的初创公司，环码生物和科锐迈德，这两家公司去年分别在预印本发表论文，开发了新型RNA环化技术。 目前，已有十几家工程化环状RNA公司创立，这些公司筹集了超过10亿美元的融资。其中最受关注的当属Flagship孵化的 Laronde，该公司已融资近5亿美元。此外，一些大型制药企业也开始涉足环状RNA技术。他们相信，线性RNA能做的，环状RNA也能做，甚至能做的更好。 环状RNA的优势与进展 谈及环状RNA的优势，斯坦福大学的张元豪（Howard Chang）认为，只需要一次注射，你就能得到足够耐用的蛋白质。 2022年7月，张元豪团队在 Nature Biotechnology 期刊发表论文，该研究通过多处优化设计，成功环状RNA翻译表达的蛋白质产量提高了数百倍，可在体内实现有效且持久的蛋白质生产。 之后，张元豪与mRNA技术先驱、2023年诺贝尔生理学或医学奖得主Drew Weissman等人创立了一家名为 Orbital Therapeutics 的公司，该公司在今年上半年完成了高达2.7亿美元的A轮融资。 环状RNA技术的支持者预计，环状RNA将成为制药行业的首选RNA平台，并可能开启下一代疫苗、罕见疾病疗法，以及抗癌药等产品。 将环状RNA开发为疗法时，我们需要去除成环过程中的额外序列，从而避免引起不必要的免疫反应。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的陈玲玲研究员认为，这其实取决于构建环状RNA的具体方式。她于2021年11月在 Molecular Cell 期刊发表的研究显示，在构建环状RNA时，自剪接基序留下的序列会扭曲RNA折叠，从而导致结构不规则的环形结构，从而引发免疫反应。 但在某些情况下，免疫反应又是可取的。 2022年3月，北京大学魏文胜团队在 Cell 期刊发表论文，该研究在小鼠和猴子上证实，与线性mRNA疫苗相比，环状RNA疫苗诱导产生了更多的中和抗体，以及更有效的T细胞反应。此外，环状RNA在环境温度下比线性mRNA更稳定，因此，基于环状RNA的疫苗可以在没有冷链的情况下储存和运输。 魏文胜教授创立了圆因生物，且已开始环状RNA新冠疫苗的人体实验，这也是首次在人体中测试合成的环状RNA药物。而年可能会有其他一些基于环状RNA的药物进入临床实验，包括科锐迈德的一种癌症疗法，该疗法使用环状RNA编码免疫刺激分子——白细胞介素-12（IL-12）。 Orna 公司准备在2024年开始一项环状RNA疗法的临床试验，这款环状RNA疗法可以重新编程免疫细胞来攻击血癌。在今年5月的美国细胞基因治疗行业会议（ASGCT）上，Orna 的科学家们展示了临床前研究结果，结果显示，注射低剂量的LNP递送的环状RNA到小鼠体内，即可再体内原位重编程T细胞，根除白血病小鼠模型的肿瘤，而不需要任何复杂的细胞工程或高强度的预备药物方案。 合成的环状RNA不仅可以编码治疗性蛋白质。当它们折叠成特定形状时，这些环状RNA还可以像抗体一样直接与目标结合，作为一种被称为适体（aptamer）的药物。它们可以捕获和隔离不同种类的调节分子，有效地将其从细胞环境中清除。它们还可以作为“反义因子”与基因转录物（mRNA）结合，阻断或改变其表达。此外，它们还可以作为RNA编辑应用的指导分子，将特定的酶导向需要纠正的突变基因转录本。各个初创公司正在积极探索这些应用。 人工智能助力环状RNA研究 2023年5月，百度美国研究院黄亮、张亮（现为中国药科大学教授），联合斯微生物，在国际顶尖学术期刊 Nature 发表论文。通过人工智能（AI）工具来优化mRNA疫苗序列，从而帮助创造更有效、更稳定的mRNA。 这项研究不仅为mRNA疫苗提供了一种及时和有前途的工具，而且还为mRNA疗法提供了巨大的潜力，有望彻底改变医疗保健现状。该研究开发的线性设计工具——LinearDesign，可以优化编码所有治疗性蛋白的mRNA，包括单克隆抗体和抗癌药物。 2023年7月，团队在预印本 bioRxiv 发表论文，进一步开发出了用于环状RNA结构预测与序列设计算法平台——circDesign。 研究团队将circDesign算法应用于基于环状RNA的狂犬病疫苗和带状疱疹疫苗的序列优化设计中，在小鼠模型中增强了环状RNA的序列稳定性、蛋白翻译效率和免疫原性，成功验证了circDesign平台在环状RNA序列设计优化上的有效性。 据悉，这是国际上首个通过人工智能算法优化设计环状RNA的案例，有望简化环状RNA的序列优化设计，提高环化效率、稳定性和蛋白翻译水平。 circDesign算法开发人、LinearDesign共同一作、中国药科大学张亮教授表示，相比线性RNA，针对环状RNA的序列设计需要考虑的因素更多，目前团队正在积极探索针对不同RNA平台的设计算法，希望人工智能技术能够加速RNA疫苗和药物的开发。 环状RNA面临的问题 环状RNA领域不断取得新进展，但随着该领域的发展，也不断暴露出一些问题。 今年6月份，环状RNA领域融资最多的公司——Laronde，其核心研究项目——使用环状RNA表达GLP-1用于减肥，被曝光涉嫌数据造假。这一事件也引起了人们对于对于环状RNA潜力的怀疑。 一家基于合成生物学的mRNA疗法开发公司 Strand Therapeutics，他们也曾开发基于环状RNA的疗法，但该公司的联合创始人兼CEO Jake Becraft 博士表示：环状RNA就是垃圾！开发基于环状RNA药物或疗法将会面临的难题数量难以置信，而人们通常忽略了这一点。 基于环状RNA的药物的首次人体试验已于今年8月启动。但环状RNA距离开启一场药物开发的革命，或实现 Laronde 公司所做的承诺——到本世纪末开发100款基于环状RNA的新药项目，还有很长的路要走。环状RNA的优势是否会使其胜过其它的持久治疗方法，例如传统的基因疗法，以及新兴的基因编辑疗法，仍然是一个正在进行的调查和科学探究领域。 但 Alexander Wesselhoeft 仍看好环状RNA，他是2018年这篇开创了外源环状RNA在真核细胞中表达蛋白新应用的论文的第一作者，也是 Orna Therapeutics 公司的联合创始人，他现在是麻省总医院布里格姆基因和细胞治疗研究所RNA治疗主任。他认为，尽管线性mRNA疫苗取得了巨大成功，但环状RNA是未来的发展方向，将是RNA治疗技术的首选。 内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。

8月31日，由Moderna母公司Flagship Pioneering推出的另一家初创公司Laronde宣布刚刚完成了4.4亿美元的B轮融资。 Laronde在今年5月刚刚正式启动，并获得了Flagship Pioneering的5000万美元投资。该公司的技术平台旨在开发一种称为Endless RNA（eRNA）的新型环状RNA。它在细胞内具有高度的稳定性，能够表达多种不同的潜在疗法。 启动之初，Laronde就公开表示他们计划在未来十年内开发出100种药物，用于广泛的疾病，从而有效取代几十年来一直主导着药物研发的小分子生物学研究机构。Moderna在mRNA领域的成功为这家公司提供了蓝图，他们认为eRNA技术平台是“金矿中的金矿”。 Laronde所开发的eRNA是基于对一种可编辑的长非编码RNA（Long noncoding RNAs, lncRNA）的研究，这是一种在哺乳动物细胞中天然存在的环状RNA。环状RNA的结构能够避免被先天免疫系统或核酸外切酶识别，与mRNA相比具有更高的稳定性。同时，环状RNA与线状RNA相比，折叠产生的构象也更为“小巧”，使用同样的脂质纳米颗粒可以装载更多的环状RNA，提高RNA疗法的递送效率。然而，与mRNA不同的是，lncRNA没有携带能够与细胞内制造蛋白的核糖体结合的序列，因此无法启动蛋白合成。 2017年，Flagship Pioneering成立一个小型研究团队，专门研究环状RNA，这就是Laronde的前身。他们将RNA病毒中与核糖体结合的IRES序列整合到环状RNA的结构中，生成了名为eRNA的新型环状RNA。eRNA能够与细胞中的核糖体结合，启动蛋白合成，同时又具有良好的稳定性。Laronde表示，eRNA具有模块化的设计，通过改变eRNA的protein-coding cassette，就可以从单一设计主干构建许多药物迭代，从而提供细胞生成不同的多肽、蛋白酶、抗体、离子通道和受体。“eRNA疗法可以被编程，从而在体内持久表达治疗性蛋白，其蛋白水平可以调控，不仅不会产生有害的免疫反应，而且可以通过简易的递送方式重复给药。eRNA的开发潜能几乎是无穷无尽的，它可以替代或增强目前正在使用的多种药物模式。”FlagshipPioneering CEO、Laronde联合创始人Noubar Afeyan表示。 目前，Laronde正在制定第一波IND的目标，并计划在2023年实现IND。在治疗领域上，FlagshipPioneering的另一个合伙人，也是Laronde的发起人之一的DiegoMiralles在接受媒体采访时表示eRNA的可编码能力可能使其成为治疗慢性疾病的一个有价值的选择，血液学，肿瘤学，神经病学，免疫学和炎症都会是Laronde的技术可以涉足的研究领域。 此外，Diego Miralles还表示，目前公司已经有足够的资金进行IND开发，对于何时IPO，公司仍在寻找合适的时机。 公开资料显示，全球目前有多家新锐公司正在进行eRNA疗法的开发，包括Orna Therapeutics、Chimerna Therapeutics以及Circularis等。这三家公司都已经确定了主要研究方向，其中Orna Therapeutics正在通过在T细胞中引入表达抗原嵌合受体（CAR）的环状RNA，在人体内直接生成CAR-T细胞疗法；Chimerna Therapeutics通过在细胞中导入表达RNA适体的转基因，让细胞成为生产RNA适体疗法的“工厂”，从而能够利用细胞中已有的核酸酶和连接酶，在合成之后自动被处理生成环状RNA适体，以此来治疗阿尔兹海默症、帕金森等疾病；Circularis主要利用环状RNA作为检测手段，进行基因疗法的开发。 在国内，由中科院营养与健康研究所教授、中科院计算生物学重点实验室主任、RNA系统生物学课题组组长王泽峰和中科院上海营养与健康研究所副研究员杨赟共同创立的环码生物也正在进行环状RNA的开发，该公司已于今年6月完成了由凯泰资本和杏泽资本共同领投的近千万级别美元天使轮融资。 参考资料： https://endpts.com/flagships-uber-platform-play-laronde-rakes-in-440m-to-chase-programmable-erna/ https://baijiahao.baidu.com/s?id=1709568108786705573&wfr=spider&for=pc https://xueqiu.com/6410972106/179760939 http://field.10jqka.com.cn/20210511/c629248600.shtml