比mRNA疫苗更優？北大團隊開發環狀RNA疫苗：對奧密克戎等廣譜

澎湃新聞首席記者賀梨萍

作爲目前發現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，新出現的變異株在持續推動全球大流行，而對更有效、廣譜的保護性疫苗的需求也隨之持續存在。

當地時間3月31日，頂級學術期刊《細胞》（Cell）在線發表了中國團隊的一項最新研究，題爲“針對SARS-CoV-2和新出現變異株的環狀RNA疫苗”（Circular RNA Vaccines against SARS-CoV-2 and Emerging Variants）。該研究首次報道了環狀RNA疫苗技術平臺，以及據此開發的針對新冠病毒及其一系列變異株的環狀RNA疫苗。

北京大學生命科學學院教授魏文勝課題組博士後璩良、博士研究生伊宗裔和沈勇爲論文共同第一作者，魏文勝系通訊作者。此外，北京大學謝曉亮教授/曹雲龍研究員課題組、中國醫學科學院/北京協和醫學院王健偉教授課題組、中國醫學科學院醫學生物學研究所彭小忠教授課題組、中國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。

實際上，該研究於今年1月在預印本bioRxiv提前發佈，而和團隊在去年3月發表的 bioRxiv論文相比，他們繼小鼠後在恆河猴上也驗證了他們開發的編碼新冠病毒刺突蛋白三聚體受體結合域（RBD）的環狀RNA疫苗（circRNA^RBD）能夠引發有效的中和抗體和T細胞應答。

研究團隊指出，該項研究中製備的針對新冠病毒德爾塔變異株的環狀RNA疫苗（circRNA^RBD-Delta）對多種新冠病毒變異株具有廣譜保護力。他們認爲，該疫苗可作爲具有廣譜保護力的新冠候選疫苗，也爲針對當前新冠變異株迅速傳播的疫苗研發和接種策略提供了參考依據。

新疫苗的需求及mRNA疫苗技術制約

論文中寫道，隨着疫情的發展，出現了具有免疫逃逸能力的變異株，其中最嚴重的是奧密克戎（Omicron），該毒株現已成爲全球大流行的主導毒株。其在刺突蛋白（S蛋白）上攜帶30多個突變，其中15處位於受體結合域（RBD），導致此前研發的中和抗體的有效性顯著下降。

研究團隊認爲，儘管通過原有的SARS-CoV-2疫苗加強針接種後，可以部分提高其中和能力，但奧密克戎僞病毒的中和能力仍比野生型低4-13倍。這對現有疫苗的效力構成了嚴峻的挑戰，突出表明迫切需要開發針對這種快速傳播的變異株的有效疫苗。

傳統的滅活、病毒樣顆粒等疫苗平臺已被用於開發新冠疫苗，且證明了安全性和有效性。當然，在這場疫情中，最受矚目的是，針對新冠病毒的mRNA疫苗以極快的速度開發出來，並迅速被批准使用。而在此之前，該疫苗開發策略仍處於臨牀試驗階段，也從未被用於商業用途。

作爲近幾年興起的突破性醫學技術，mRNA疫苗的基本原理是通過脂納米顆粒（LNP）將mRNA導入體內來表達抗原蛋白，以刺激機體產生特異性免疫反應。COVID-19爆發後，莫德納的mRNA-1273、輝瑞/BioNTech的BNT162b2，這樣的針對性的mRNA疫苗在多種疫苗類型中脫穎而出。

不過，具有生產速度快、成本低，並且能快速應對病毒變異等優點的mRNA疫苗也有着一些短板。例如，其儲存和運輸條件較爲苛刻（零下70℃），並具有潛在的免疫原性副作用。

同時，魏文勝在提供給澎湃新聞記者的一份資料中還指出，mRNA疫苗的修飾及遞送技術均產生於國外機構，制約了我國mRNA疫苗及其治療技術的發展和應用，因此亟需發展新型、高效的疫苗技術。

與線性的mRNA不同，環狀RNA分子呈共價閉合環狀結構，不含5-Cap和3’-polyA結構；且不需要引入修飾鹼基，其穩定性高於線性RNA。環狀RNA是非編碼RNA中的一大類，它由一種非經典剪接方式即反向剪接（backsplicing）產生。其發現於1976年，並在近幾年裏成爲了新一代的明星分子。

研究團隊指出，相比之下，環狀RNA由於其共價封閉的環結構而高度穩定，這可以保護其免受外切酶介導的降解。據此前報道，環狀RNA比線性mRNA更穩定，在哺乳動物細胞中，環狀RNA的中位半衰期至少比線性mRNA長2.5倍。

不過，迄今爲止，只有少數內源性環狀RNA被證明具有蛋白質翻譯模板的功能。天然的環狀RNA因爲沒有5’端的帽子結構，一般無法進行翻譯。不過，它可以通過內部核糖體進入位點（IRES）或加入開放閱讀框（ORF）上游的m6A修飾來實現蛋白質翻譯。

因此，研究團隊設想，環狀RNA可以作爲一個產生免疫原的平臺。魏文勝等人也同時指出，RNA的環化方法、純化策略尚不成熟，其潛在的免疫原性對疫苗研發的影響並不清楚，諸多未知因素也制約着環狀RNA的研發應用。

魏文勝對澎湃新聞記者表示，其團隊環狀RNA疫苗的研發工作在疫情暴發後啓動。

論文顯示，研究團隊採用Group I核酶自催化策略來產生編碼SARS-CoV-2 RBD抗原的環狀RNA，稱爲circRNA^RBD。爲了增強RBD抗原的免疫原性，在RBD的N端添加了信號肽序列（SP），以實現其分泌表達。在這個結構中，內部核糖體進入位點（IRES）元素置於RBD編碼序列之前以啓動其翻譯。爲了增強RBD抗原的免疫原性，他們還將人組織型纖溶酶原激活物（tPA）的信號肽序列融合到RBD的N端，以確保抗原的分泌。

此外，鑑於S蛋白三聚體在結合hACE2方面表現優於單體S蛋白，同時爲提高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。然後將該IRES-SP-RBD-Foldon序列插入環化載體，構建用於產生circRNA^RBD的體外轉錄（IVT）模板。

初步顯示：設計疫苗有效中和奧密克戎株在內的多種變異株

魏文勝等人提到，實驗證明，編碼新冠病毒刺突蛋白RBD的環狀RNA疫苗可以在小鼠和恆河猴體內誘導產生高水平的新冠病毒中和抗體以及特異性T細胞免疫反應，並可以有效降低新冠病毒感染的恆河猴肺部的病毒載量，顯著緩解新冠病毒感染引起的肺炎症狀。

CircRNA疫苗接種在小鼠和恆河猴體內提供了顯著性保護。

一系列的對比評估表明，與mRNA疫苗相比，circRNA疫苗具有以下特點或優勢：circRNA具有更高的穩定性，可以在體內產生更高水平、更加持久的抗原；circRNA疫苗誘導機體產生的中和抗體比例更高，可以更有效地對抗病毒變異，降低疫苗潛在的抗體依賴增強症（ADE）副作用；circRNA疫苗誘導產生的IgG2/IgG1的比例更高，表明其主要誘導產生Th1型保護性T細胞免疫反應，可以有效降低潛在的疫苗相關性呼吸道疾病（VAERD）副作用。