作為目前發(fā)現(xiàn)可以感染人的第七種冠狀病毒，新冠病毒（SARS-CoV-2）肆虐兩年多。其間，新出現(xiàn)的變異株在持續(xù)推動(dòng)全球大流行，而對(duì)更有效、廣譜的保護(hù)性疫苗的需求也隨之持續(xù)存在。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月31日，頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）在線發(fā)表了中國(guó)團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)最新研究，題為“針對(duì)SARS-CoV-2和新出現(xiàn)變異株的環(huán)狀RNA疫苗”（Circular RNA Vaccines against SARS-CoV-2 and Emerging Variants）。該研究首次報(bào)道了環(huán)狀RNA疫苗技術(shù)平臺(tái)，以及據(jù)此開(kāi)發(fā)的針對(duì)新冠病毒及其一系列變異株的環(huán)狀RNA疫苗。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授魏文勝課題組博士后璩良、博士研究生伊宗裔和沈勇為論文共同第一作者，魏文勝系通訊作者。此外，北京大學(xué)謝曉亮教授/曹云龍研究員課題組、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院王健偉教授課題組、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所彭小忠教授課題組、中國(guó)食品藥品檢定研究院王佑春課題組及黃維金課題組等均提供了支持。

實(shí)際上，該研究于今年1月在預(yù)印本bioRxiv提前發(fā)布，而和團(tuán)隊(duì)在去年3月發(fā)表的 bioRxiv論文相比，他們繼小鼠后在恒河猴上也驗(yàn)證了他們開(kāi)發(fā)的編碼新冠病毒刺突蛋白三聚體受體結(jié)合域（RBD）的環(huán)狀RNA疫苗（circRNA^RBD）能夠引發(fā)有效的中和抗體和T細(xì)胞應(yīng)答。

研究團(tuán)隊(duì)指出，該項(xiàng)研究中制備的針對(duì)新冠病毒德?tīng)査儺愔甑沫h(huán)狀RNA疫苗（circRNA^RBD-Delta）對(duì)多種新冠病毒變異株具有廣譜保護(hù)力。他們認(rèn)為，該疫苗可作為具有廣譜保護(hù)力的新冠候選疫苗，也為針對(duì)當(dāng)前新冠變異株迅速傳播的疫苗研發(fā)和接種策略提供了參考依據(jù)。

新冠肺炎病毒circRNA疫苗研發(fā)示意圖。

新疫苗的需求及mRNA疫苗技術(shù)制約

論文中寫道，隨著疫情的發(fā)展，出現(xiàn)了具有免疫逃逸能力的變異株，其中最嚴(yán)重的是奧密克戎（Omicron），該毒株現(xiàn)已成為全球大流行的主導(dǎo)毒株。其在刺突蛋白（S蛋白）上攜帶30多個(gè)突變，其中15處位于受體結(jié)合域（RBD），導(dǎo)致此前研發(fā)的中和抗體的有效性顯著下降。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，盡管通過(guò)原有的SARS-CoV-2疫苗加強(qiáng)針接種后，可以部分提高其中和能力，但奧密克戎偽病毒的中和能力仍比野生型低4-13倍。這對(duì)現(xiàn)有疫苗的效力構(gòu)成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，突出表明迫切需要開(kāi)發(fā)針對(duì)這種快速傳播的變異株的有效疫苗。

傳統(tǒng)的滅活、病毒樣顆粒等疫苗平臺(tái)已被用于開(kāi)發(fā)新冠疫苗，且證明了安全性和有效性。當(dāng)然，在這場(chǎng)疫情中，最受矚目的是，針對(duì)新冠病毒的mRNA疫苗以極快的速度開(kāi)發(fā)出來(lái)，并迅速被批準(zhǔn)使用。而在此之前，該疫苗開(kāi)發(fā)策略仍處于臨床試驗(yàn)階段，也從未被用于商業(yè)用途。

作為近幾年興起的突破性醫(yī)學(xué)技術(shù)，mRNA疫苗的基本原理是通過(guò)脂納米顆粒（LNP）將mRNA導(dǎo)入體內(nèi)來(lái)表達(dá)抗原蛋白，以刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)。COVID-19爆發(fā)后，莫德納的mRNA-1273、輝瑞/BioNTech的BNT162b2，這樣的針對(duì)性的mRNA疫苗在多種疫苗類型中脫穎而出。

不過(guò)，具有生產(chǎn)速度快、成本低，并且能快速應(yīng)對(duì)病毒變異等優(yōu)點(diǎn)的mRNA疫苗也有著一些短板。例如，其儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件較為苛刻（零下70℃），并具有潛在的免疫原性副作用。

同時(shí)，魏文勝在提供給澎湃新聞?dòng)浾叩囊环葙Y料中還指出，mRNA疫苗的修飾及遞送技術(shù)均產(chǎn)生于國(guó)外機(jī)構(gòu)，制約了我國(guó)mRNA疫苗及其治療技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，因此亟需發(fā)展新型、高效的疫苗技術(shù)。

與線性的mRNA不同，環(huán)狀RNA分子呈共價(jià)閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不含5-Cap和3’-polyA結(jié)構(gòu)；且不需要引入修飾堿基， 其穩(wěn)定性高于線性RNA。環(huán)狀RNA是非編碼RNA中的一大類，它由一種非經(jīng)典剪接方式即反向剪接（backsplicing）產(chǎn)生。其發(fā)現(xiàn)于1976年，并在近幾年里成為了新一代的明星分子。

研究團(tuán)隊(duì)指出，相比之下，環(huán)狀RNA由于其共價(jià)封閉的環(huán)結(jié)構(gòu)而高度穩(wěn)定，這可以保護(hù)其免受外切酶介導(dǎo)的降解。據(jù)此前報(bào)道，環(huán)狀RNA比線性mRNA更穩(wěn)定，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，環(huán)狀RNA的中位半衰期至少比線性mRNA長(zhǎng)2.5倍。

不過(guò)，迄今為止，只有少數(shù)內(nèi)源性環(huán)狀RNA被證明具有蛋白質(zhì)翻譯模板的功能。天然的環(huán)狀RNA因?yàn)闆](méi)有5’端的帽子結(jié)構(gòu)，一般無(wú)法進(jìn)行翻譯。不過(guò)，它可以通過(guò)內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（IRES）或加入開(kāi)放閱讀框（ORF）上游的m6A修飾來(lái)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)翻譯。

因此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)想，環(huán)狀RNA可以作為一個(gè)產(chǎn)生免疫原的平臺(tái)。魏文勝等人也同時(shí)指出，RNA的環(huán)化方法、純化策略尚不成熟，其潛在的免疫原性對(duì)疫苗研發(fā)的影響并不清楚，諸多未知因素也制約著環(huán)狀RNA的研發(fā)應(yīng)用。

魏文勝對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎?，其團(tuán)隊(duì)環(huán)狀RNA疫苗的研發(fā)工作在疫情暴發(fā)后啟動(dòng)。

論文顯示，研究團(tuán)隊(duì)采用Group I核酶自催化策略來(lái)產(chǎn)生編碼SARS-CoV-2 RBD抗原的環(huán)狀RNA，稱為circRNA^RBD。為了增強(qiáng)RBD抗原的免疫原性，在RBD的N端添加了信號(hào)肽序列（SP），以實(shí)現(xiàn)其分泌表達(dá)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（IRES）元素置于RBD編碼序列之前以啟動(dòng)其翻譯。為了增強(qiáng)RBD抗原的免疫原性，他們還將人組織型纖溶酶原激活物（tPA）的信號(hào)肽序列融合到RBD的N端，以確?？乖姆置凇?/p>

此外，鑒于S蛋白三聚體在結(jié)合hACE2方面表現(xiàn)優(yōu)于單體S蛋白，同時(shí)為提高RBD抗原的免疫原性，將T4噬菌體纖維蛋白（Foldon）的三聚化基序融合到其C端。然后將該IRES-SP-RBD-Foldon序列插入環(huán)化載體，構(gòu)建用于產(chǎn)生circRNA^RBD的體外轉(zhuǎn)錄（IVT）模板。

初步顯示：設(shè)計(jì)疫苗有效中和奧密克戎株在內(nèi)的多種變異株

魏文勝等人提到，實(shí)驗(yàn)證明，編碼新冠病毒刺突蛋白R(shí)BD的環(huán)狀RNA疫苗可以在小鼠和恒河猴體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生高水平的新冠病毒中和抗體以及特異性T細(xì)胞免疫反應(yīng)，并可以有效降低新冠病毒感染的恒河猴肺部的病毒載量，顯著緩解新冠病毒感染引起的肺炎癥狀。

CircRNA疫苗接種在小鼠和恒河猴體內(nèi)提供了顯著性保護(hù)。

一系列的對(duì)比評(píng)估表明，與mRNA疫苗相比，circRNA疫苗具有以下特點(diǎn)或優(yōu)勢(shì)：circRNA具有更高的穩(wěn)定性，可以在體內(nèi)產(chǎn)生更高水平、更加持久的抗原；circRNA疫苗誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生的中和抗體比例更高，可以更有效地對(duì)抗病毒變異，降低疫苗潛在的抗體依賴增強(qiáng)癥（ADE）副作用；circRNA疫苗誘導(dǎo)產(chǎn)生的IgG2/IgG1的比例更高，表明其主要誘導(dǎo)產(chǎn)生Th1型保護(hù)性T細(xì)胞免疫反應(yīng)，可以有效降低潛在的疫苗相關(guān)性呼吸道疾?。╒AERD）副作用。

CircRNA疫苗的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)（相比于mRNA疫苗）。

此外，值得一提的是，在奧密克戎突變株被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為值得關(guān)注的變異株（VOC）后，研究團(tuán)隊(duì)還緊急啟動(dòng)了針對(duì)該突變株的環(huán)狀RNA疫苗研發(fā)。

在獲得病毒序列信息的30天內(nèi)，研究團(tuán)隊(duì)完成了從疫苗生產(chǎn)、小鼠免疫到有效性評(píng)估的全流程。研究發(fā)現(xiàn)，基于奧密克戎變異株的環(huán)狀RNA疫苗（circRNA^RBD-Omicron）的保護(hù)范圍狹窄，其誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體只能夠中和奧密克戎變異株。

不過(guò)，針對(duì)德?tīng)査儺愔暝O(shè)計(jì)的環(huán)狀RNA疫苗（circRNA^RBD-Delta）可以在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生廣譜的中和抗體，有效中和包括奧密克戎株在內(nèi)的多種新冠變異株。他們?cè)谟懻撝兄赋?，這一針對(duì)德?tīng)査儺愔暝O(shè)計(jì)的環(huán)狀RNA疫苗或許可以作為現(xiàn)有疫苗接種后的有效加強(qiáng)針選擇，希望進(jìn)一步的試驗(yàn)?zāi)茏C明這一點(diǎn)。

針對(duì)新冠病毒德?tīng)査儺愔暝O(shè)計(jì)的circRNARBD-Delta疫苗是一種具有廣譜保護(hù)力的候選疫苗。

此外，研究團(tuán)隊(duì)也提到，盡管這項(xiàng)研究工作并沒(méi)有專門研究疫苗或藥物的安全性， 值得注意的是，circRNA疫苗并未在研究中接種后的非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物中引起臨床癥狀或增強(qiáng)病理，這一點(diǎn)為基于環(huán)狀RNA的疫苗或藥物的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了道路。

研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)稱，以上結(jié)果表明，針對(duì)新冠病毒德?tīng)査儺愔暝O(shè)計(jì)的circRNA^RBD-Delta疫苗是具有廣譜保護(hù)力的新冠肺炎候選疫苗，該研究也為針對(duì)當(dāng)前新冠變異株迅速傳播的疫苗研發(fā)和接種策略提供了參考依據(jù)。

同時(shí)，他們認(rèn)為，該項(xiàng)平臺(tái)型技術(shù)的建立在感染性疾病、自身免疫病、罕見(jiàn)病以及癌癥的預(yù)防或治療中也具有廣泛的應(yīng)用前景。

魏文勝表示，后續(xù)的主要工作在于推產(chǎn)業(yè)化。值得關(guān)注的是，據(jù)北京大學(xué)此前官網(wǎng)報(bào)道，魏文勝團(tuán)隊(duì)已成功將環(huán)狀RNA技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，成立圓因（北京）生物科技有限公司，專注于利用環(huán)狀RNA （circRNA）技術(shù)開(kāi)發(fā)疫苗及新型療法。

論文鏈接：鏈接： https：//www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674（22）00394-4

澎湃新聞首席記者 賀梨萍