环状RNA五十年：从“弃子”到风口

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文｜氨基观察

新冠疫苗竞赛，让mRNA技术正式走上台前，也快速成为产业和资本热点。
因为让人惊叹的mRNA技术，前景绝不仅限于预防性疫苗。还包括治疗性疫苗和免疫疗法。
目前，各大药企关于mRNA技术的研究如火如荼，或许不久的将来就会给我们带来更多惊喜。
但是，mRNA并不完美，因为其稳定不高等诸多缺点会导致天花板受限。在这一背景下，挑战者环状RNA赛道开始逐渐升温。
因此与mRNA相比，环状RNA理论上具备稳定性更高、表达时间更长、生产成本较低等优势，有望解决线形mRNA面对的多种挑战。
8月16日，默沙东宣布与Orna公司达成一项总额高达36.5亿美元的合作协议，双方将基于Orna公司的环状RNA平台，开发包括传染病和肿瘤学领域的疫苗和疗法，为环状RNA赛道添了一把火。
环状RNA赛道，或许开始起风了。
　　从“垃圾”到研究热门， 一切因高通量测序而改变
环状RNA（circRNA）的特殊之处在于其结构。与以 5' 帽和 3' 尾终止的线性 RNA 不同，环状RNA形成的是共价闭环结构。
实际上，环状RNA早在上世纪70年代就被人们发现。只不过，它最初被认为是基因剪切的副产物，并无显著功能，所以被忽视了。
不过，2010年之后，随着高通量测序技术的进步，环状RNA的结构和功能开始为人所知。
目前，医学界已经发现了数千个circRNA。大量的细胞研究表明，环状RNA通过调节转录、剪接、mRNA稳定性、翻译和信号通路、以及作为翻译模板来调节基因表达，功能远超线性mRNA。
因为众多机制导致，环状RNA还参与了人体多种病理状况的发展，例如心血管疾病、糖尿病、神经系统疾病，包括癌症。
一些研究发现，许多环状RNA与肿瘤病理学过程中的细胞周期有关。并且，在多种癌症中观察到许多环状RNA的异常表达，表明它们在肿瘤发生和肿瘤发展中的关键作用。
例如，在胃癌中，环状RNA之一的circPVRL3表达水平的降低，会加速胃癌的进展和导致更低的生存率。
当然，也有些环状RNA会促进肿瘤的发生。例如，在肝癌领域我们发现，另一环状RNAciRS-7可能作为miR-7的ceRNA，竞争性地抑制miR-7的活性，促进癌基因的表达。
这一发现，也让我们有了对抗肿瘤的新型武器。毕竟，ciRS-7或许是癌症早期诊断和治疗的靶点。
正是环状RNA的功能与特性不断被发现，其前景也愈发“光明”。
　　既可以是临床诊断标志物， 也可以是治疗手段
目前来看，环状RNA不仅有望成为临床诊断、治疗和预后的生物标志物，也可以靶向治疗的潜在靶点。
仅作为生物标志物，环状RNA前途便不可限量。因为，环状RNA具有诸多特点，导致其非常适合作为一种生物标志物。
特点可以总结为“保守的序列、组织特异性、高稳定性和高丰度”
首先，是高丰度。虽然环状RNA通常具有低表达水平，但在某些情况下，由于更高的表达或时间积累，它们的丰度可能超过同源线性mRNAs的丰度，更容易检测。
其次，是高特异性。环状RNA高度特异性，在不同细胞和组织类型以及发育阶段的表达模式非常多样化，辨识度较高。
另外，高保守性。环状RNA最大的特点就是高度保守，有研究发现小鼠和人类中的直系同源基因，依然有5-30%相似的保守环状RNA。高保守的序列，也导致其更容易被“针对”。
最后，则是高稳定性。环状RNA由于其结构特殊性，可以抵抗线性mRNA衰减机制的降解，半衰期为18.8-23.7h（其同源线性mRNA为4.0-7.4h），这让其同容易在包括唾液、和血液等体液中被检测发现。实际上，环状RNA的稳定性大大提高，这是其被视为前景超过mRNA的核心原因。
若能充分利用上述几个特点，环状RNA或许可以成为我们诊断疾病的重要手段。
例如，在肝癌中，环状RNA之一的Hsa_circ_0001649 便会显着下调。这表明它可能作为一种新的潜在肝癌生物标志物，根据其表达水平来判断肿瘤大小的变化情况。当然，不仅是肿瘤，包括阿尔兹海默症等，环状RNA都是潜在的生物标志物。
实际上，基于特异性、保守性等特点，环状RNA不仅是生物标志物的潜力选手，更有希望成为绝佳治疗靶点。
正如上文所说，RNAciRS-7可能作为miR-7的ceRNA，竞争性地抑制miR-7的活性，促进癌基因的表达。ciRS-7理论上，也是我们治疗肝癌的靶点之一。
尽管目前还没有任何使用 circRNA 作为癌症治疗靶点的临床前报告，但这种情况在不久的将来，可能会发生变化。
　　成为下一个风口背后， 风险与机遇共存
当然，凡事都要客观来看。虽然环状RNA前景看似不错，但其终究还只是一个非常年轻的技术。正如上文所说，我们对环状RNA认识的提升，主要就是在近十年时间。
这也导致整个领域要想真正突破还有待时日。因为，仅近十年时间，我们对其认识并不深刻。目前，环状RNA还有许多谜团，无论是其精确的形成机制，还是运输和成熟过程，都在等待答案。
例如，据观察，大多数环状RNA在细胞质中巡逻，但它们起源于细胞核，因此提出了它们如何穿过微小核孔的问题。
此外，许多环状外显子（85%）与蛋白质编码序列重叠，但大多数环状RNA不编码蛋白质这一事实仍有待研究。在临床上，它们需要进一步测试，才能完全取代传统的诊断程序。
当然，医学界对其研究也在不断向前，成果也会持续落地。
例如，oRNA公司便希望利用环状RNA更为稳定等特点，超越mRNA技术。目前，oRNA公司开发的基于环状RNA的CD19 CAR-T疗法已经进入临床阶段。
由于该疗法直接体内产生经过修饰的免疫细胞，若临床成功无疑有望克服现有体外CAR-T 疗法的障碍。
国内企业也在前进。目前，以环码生物、圆因生物、吉赛生物、科锐迈德为代表的环状RNA新锐，纷纷打造了环状RNA技术平台，与海外企业齐头并进。
或许在不远的将来，他们也会带来好消息。

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