前言 過去十年基于多種RNA技術(shù)的藥物（如RNA干擾和反義寡核苷酸）已經(jīng)上市，同時(shí)，下一代RNA（如環(huán)狀RNA和tRNA）在新冠mRNA疫苗產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下彎道超車，掀起了另一波關(guān)注，成為近兩年全球醫(yī)藥領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)和投融資的風(fēng)口。

常見的各類RNA分子（圖片來源：Whitehead Institute）

下一代RNA技術(shù)代表著一種發(fā)展迅速，可用于治療廣泛疾病領(lǐng)域的顛覆性治療模式。雖然尚處于早期，需要多年研究，但初創(chuàng)公司已從世界級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)、大型醫(yī)藥公司和其他投資集團(tuán)籌集了高額資金。 2022年8月16日，默沙東宣布與環(huán)狀RNA領(lǐng)先企業(yè)Orna Therapeutics公司達(dá)成合作，下一代RNA賽道再度吸金超36億美金。 此外，多家中國(guó)企業(yè)也有布局，技術(shù)上和部分管線與國(guó)際企業(yè)齊頭并進(jìn)。 本文我們對(duì)兩種相對(duì)較新、受資本高度關(guān)注的RNA療法——環(huán)狀RNA和tRNA進(jìn)行了整理研究，分析和展望了下一代RNA技術(shù)的過去、現(xiàn)狀和未來。

01、環(huán)狀RNA賽道梳理

1.1 環(huán)狀RNA的發(fā)展

1976年，Sanger首先在植物類病毒中發(fā)現(xiàn)真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中存在環(huán)狀RNA分子。 1993年，Capel發(fā)現(xiàn)小鼠Sry (sex-determining region Y)基因的環(huán)狀RNA可能在小鼠睪丸發(fā)揮特定功能。 2013年，得益于高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，環(huán)狀RNA被大量發(fā)現(xiàn)。Nature雜志同一期刊登兩篇環(huán)狀RNA研究文章，自此相關(guān)研究快速增長(zhǎng)，逐漸成為RNA領(lǐng)域新的明星分子。 

截止到目前，環(huán)狀RNA發(fā)現(xiàn)已有40余年，近兩年，全球環(huán)狀RNA研究熱情再上新高度。2021年，環(huán)狀RNA領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)近40億元的融資規(guī)模，引起廣泛關(guān)注。2021年環(huán)狀RNA領(lǐng)域部分融資事件（資料來源：PharmaInvest數(shù)據(jù)庫） 

1.2 技術(shù)應(yīng)用

環(huán)狀RNA的特殊之處在于其結(jié)構(gòu)。與以 5' 帽和 3' 尾終止的線性 RNA 不同，環(huán)狀RNA 相當(dāng)于線性 RNA 分子中的 3’ 和 5’ 端被連接形成了閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，失去了 PolyA 尾巴。 這使得環(huán)狀RNA能夠抵御細(xì)胞內(nèi)核酸酶的降解，提高RNA的表達(dá)時(shí)間和表達(dá)量，因此更為穩(wěn)定，免疫原性也更低。 環(huán)狀RNA具有重要的生物學(xué)功能，參與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過程。例如作為天然小RNA(miRNA)海綿體吸附并調(diào)控miRNA的活性，與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件結(jié)合或與蛋白互作調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄等。 已有研究表明，環(huán)狀RNA與糖尿病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病和癌癥等疾病相關(guān)。環(huán)狀RNA的廣泛表達(dá)和疾病調(diào)控機(jī)制不僅有望成為這些疾病的臨床診斷生物標(biāo)志物，也可以作為疫苗和治療手段。 

1.3 行業(yè)優(yōu)勢(shì)

相較于線性mRNA，環(huán)狀 RNA 技術(shù)相當(dāng)于 mRNA2.0，在生產(chǎn)、遞送和治療效果方面更具有優(yōu)勢(shì)。環(huán)狀RNA最大的潛力是能實(shí)現(xiàn)mRNA無法實(shí)現(xiàn)的藥物需求。因環(huán)狀RNA獨(dú)特的構(gòu)象，其在生物體內(nèi)非常穩(wěn)定，故其能夠長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)表達(dá)蛋白。 此外，環(huán)狀RNA免疫原性也更低，不需要核苷酸修飾來避免先天性免疫應(yīng)答，與未修飾的線性mRNA相比，純化的未修飾的環(huán)狀RNA可避免誘發(fā) TLR/RIG-I介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。 憑借高穩(wěn)定性和低免疫原性這兩大特點(diǎn)，環(huán)狀RNA能夠延長(zhǎng)給藥頻率，比mRNA更適合于長(zhǎng)效性的RNA療法開發(fā)。 環(huán)形RNA還能夠通過設(shè)計(jì)與優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)在特定組織的高效表達(dá)，對(duì)藥物的副作用形成巨大助力。這意味著，即便進(jìn)入非目的的細(xì)胞組織，特異性表達(dá)也能夠降低環(huán)形RNA在其他細(xì)胞中產(chǎn)生的副作用。 另一方面，環(huán)狀RNA的制備工藝更加簡(jiǎn)單、遞送更加靈活、生產(chǎn)和運(yùn)輸保存成本更低，因此產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)更加明顯，是下一代新型藥物開發(fā)的理想平臺(tái)。 

1.4 行業(yè)格局

如今，越來越多的創(chuàng)新企業(yè)便希望利用環(huán)狀RNA的以上特點(diǎn)，超越mRNA技術(shù)。 Orna公司開發(fā)的基于環(huán)狀RNA的CD19 CAR-T療法已經(jīng)進(jìn)入臨床階段。由于該療法直接體內(nèi)產(chǎn)生經(jīng)過修飾的免疫細(xì)胞，若臨床成功無疑有望克服現(xiàn)有體外CAR-T 療法制備周期長(zhǎng)、成本高、安全性等障礙。 此外，該公司還布局了DMD管線，首次使用非病毒遞送方式，將編碼全長(zhǎng)抗肌萎縮蛋白（dystrophin）的環(huán)形RNA遞送到了人類細(xì)胞內(nèi)部，并且表達(dá)抗肌萎縮蛋白，為DMD患者帶來了希望。 在去年獲得4.4億美元高額融資的Laronde與Orna therapeutics的藥物研發(fā)原理大致相同，均采用IRES（核糖體進(jìn)入位點(diǎn)）技術(shù)激活eRNA翻譯，但兩者主要研究及應(yīng)用方向存在一定差異。

部分開發(fā)環(huán)狀RNA的國(guó)外生物技術(shù)公司（信息來源：藥明康德）

Laronde旨在通過AI的方法搭建eRNA藥物研發(fā)及治療平臺(tái)。該公司的模塊式環(huán)形RNA設(shè)計(jì)讓它可以通過替換需要表達(dá)的轉(zhuǎn)基因模塊，讓環(huán)形RNA表達(dá)任何類型的蛋白。

eRNA的“蛋白編碼盒”（圖片來源：Laronde）

國(guó)內(nèi)企業(yè)也在前進(jìn)。目前，以環(huán)碼生物、圓因生物、吉賽生物、科銳邁德為代表的環(huán)狀RNA新銳先后成立，紛紛打造了環(huán)狀RNA技術(shù)平臺(tái)，與海外企業(yè)齊頭并進(jìn)。

02、tRNA賽道梳理

2.1 概念和發(fā)展 轉(zhuǎn)運(yùn) RNA（tRNA）是一類小的非編碼 RNA，也是mRNA翻譯過程中的一種輔助性分子。其最初被發(fā)現(xiàn)在蛋白質(zhì)合成過程中充當(dāng)氨基酸 “臨時(shí)載體”，負(fù)責(zé)將其輸送至生長(zhǎng)中的多肽鏈末端。

圖片來源：ahotor.com

1965 年，tRNA 首次得到分離鑒定。tRNA 分子的二級(jí)折疊結(jié)構(gòu)形似三葉草，其中包含反密碼子（anticodon）序列和攜帶氨基酸的 3' 端。

1982年，來自加州大學(xué)舊金山分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種能夠讀取過早終止密碼子 (PTC)的人類tRNA可以幫助青蛙卵恢復(fù)全長(zhǎng)蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。

隨后幾年，科羅拉多大學(xué)的研究人員在轉(zhuǎn)基因小鼠身上驗(yàn)證了這種方法；此外，也有研究小組使用突變的抑制性tRNA在肌肉萎縮癥小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了低水平的疾病矯正。

2014年，葡萄牙癌癥遺傳學(xué)家Carla Oliveira領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，抑制性tRNA具有治療或預(yù)防無義突變引起的遺傳性癌癥綜合癥的潛力。

無義突變，即蛋白編碼序列中有義密碼子變?yōu)镻TC的DNA突變，引發(fā)了大約11%的人類遺傳病。目前基于tRNA療法主要應(yīng)用于罕見疾病領(lǐng)域中。

針對(duì)無意義突變主要有兩種治療方式。

一是對(duì)抑制性tRNA進(jìn)行工程性編輯，使之能與內(nèi)源性氨酰tRNA合成酶結(jié)合，讓對(duì)應(yīng)氨基酸結(jié)合上去，形成氨酰tRNA，在PTC的位置上，引入正常蛋白質(zhì)對(duì)應(yīng)的氨基酸，形成序列及全長(zhǎng)都準(zhǔn)確的正常蛋白質(zhì)（圖D）。

二是采用工程性無意義抑制性tRNA。與內(nèi)源性氨酰tRNA合成酶結(jié)合，結(jié)合對(duì)應(yīng)氨基酸，形成氨酰tRNA，在PTC的位置上，形成正常蛋白質(zhì)（圖B）。

抑制性tRNA如何在疾病治療中發(fā)揮作用（來源：WIREs RNA）

2.2 行業(yè)優(yōu)勢(shì)

相比基因療法、mRNA療法等，tRNA療法有兩個(gè)方面明顯優(yōu)勢(shì)：首先，基于抑制性tRNA的治療對(duì)于同一種類型的無義突變，具有通用性，對(duì)于過早終止密碼子（PTC）是普遍適用的。 舉個(gè)例子，對(duì)于編碼谷氨酰胺的密碼子CAG突變成TAG，導(dǎo)致無義突變?cè)斐傻牡鞍追g終止，我們可以用一種攜帶谷氨酰胺并且識(shí)別提前終止密碼子TAG的工程化tRNA，就能嘗試治療CAG無義突變導(dǎo)致的近三千種單基因遺傳病。 其次，從大小來看，tRNA療法的遞送可能會(huì)更為靈活。tRNA本身很小，因此在遞送方面不會(huì)遇到像利用病毒遞送某些完整基因或者CRISPR酶一樣的尺寸限制。 除此之外，抑制性tRNA的另一潛在優(yōu)勢(shì)是，在修復(fù)蛋白活性的同時(shí)不會(huì)引發(fā)蛋白過表達(dá)，這很重要，因?yàn)橐恍┑鞍椎倪^表達(dá)會(huì)引發(fā)新的問題。例如對(duì)于Rett 綜合征患者，如果靶蛋白過表達(dá)可能會(huì)神經(jīng)元產(chǎn)生毒性。 2.3 行業(yè)格局

tRNA是RNA療法領(lǐng)域的融資“新星”。國(guó)際市場(chǎng)中，以ReCode Therapeutics、Shape Therapeutics和 Tevard Biosciences三家初創(chuàng)公司為首，斬獲近 4 億美元用于開發(fā)基于 tRNA 的療法。此外，還有去年11月完成5000萬美元種子輪融資的Alltrna，以及今年2月以2400萬美元的A輪融資從隱形模式中脫穎而出的hC Bioscience。 Alltrna與hC Bioscience目前專注于tRNA療法的開發(fā)，其他公司還布局了mRNA、RNA編輯等管線。 hC Bioscience正在推進(jìn)兩個(gè)互補(bǔ)平臺(tái)，計(jì)劃用 tRNA 對(duì)抗癌癥和罕見疾病。PTCX平臺(tái)同樣利用了工程化tRNA識(shí)別mRNA轉(zhuǎn)錄本中的無義突變，通過插入一個(gè)氨基酸來抑制這種錯(cuò)誤，從而保證正確的全長(zhǎng)蛋白的產(chǎn)生。第二個(gè)基于tRNA的平臺(tái)SWTX，則針對(duì)由不需要的蛋白質(zhì)引起的疾病。該技術(shù)通過標(biāo)記引起疾病的蛋白質(zhì)，隨后根據(jù)這個(gè)標(biāo)記摧毀疾病的蛋白質(zhì)。

Alltrna旨在利用AI設(shè)計(jì)靶向mRNA突變的tRNA，然后將合適的氨基酸轉(zhuǎn)移到核糖體，從而能恢復(fù)正常蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。Alltrna開發(fā)的tRNA藥物具有可編程性，未來將應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法釋放tRNA的治療潛力。

圖片來源：Alltrna

在它們之前出現(xiàn)的ReCode Therapeutics、Shape Therapeutics 和 Tevard Biosciences也都在tRNA領(lǐng)域有了一定成果。 羅氏在去年8月與Shape Therapeutics公司達(dá)成超30億美元的研發(fā)合作。與Alltrna的技術(shù)原理類似，Shape公司的RNAskip技術(shù)平臺(tái)也是通過設(shè)計(jì)獨(dú)特的tRNA識(shí)別RNA序列上過早出現(xiàn)的終止密碼子，讓轉(zhuǎn)移過程能夠通讀這些密碼子，生成正常的蛋白。Shape正在開發(fā)治療Rett綜合征的抑制性tRNA，該疾病是一種神經(jīng)發(fā)育障礙，由MECP2基因的無義突變導(dǎo)致。 Tevard的目標(biāo)是利用tRNA作為Dravet綜合征和其它PTC相關(guān)疾病的基因治療替代療法。ReCode Therapeutics則采用了LNP將tRNA分子遞送到靶細(xì)胞中進(jìn)行疾病的治療，其治療囊性纖維化的tRNA藥物有望在今年達(dá)到IND階段。 國(guó)內(nèi)方面，由夏青教授創(chuàng)辦的啟夏解碼（QiXia Decode Therapeutics）正在專注于利用工程化tRNA–酶（tRNA–enzyme pairs）治療無義突變引起的肌肉營(yíng)養(yǎng)不良和癌癥，該公司于2021年成立，迄今為止已經(jīng)籌集了1600萬美元。 

小結(jié) 新冠疫情給mRNA的發(fā)展助推了一把，并延伸到其他RNA領(lǐng)域，給行業(yè)帶來了新風(fēng)口。環(huán)狀RNA和tRNA自發(fā)現(xiàn)以來已有40余年，Alltrna、Laronde等公司由知名風(fēng)投機(jī)構(gòu)Flagship Pioneering孵化建立，該領(lǐng)域也受到了默沙東、羅氏等制藥巨頭的看好，可能意味著下一代RNA相關(guān)療法的曙光已現(xiàn)。 

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網(wǎng)址: 下一代RNA賽道：資本泡沫還是產(chǎn)業(yè)機(jī)遇？ http://m.gysdgmq.cn/newsview1551152.html