吉赛生物体外合成circRNA助力创新抗肿瘤免疫疗法开发！

2024年9月，吉赛生物帮助客户完成circRNA-IL-23体外合成项目。

今年1月，客户的文章就Online啦！

2025年1月3日，南通大学医学院附属医院联合南通大学李文清教授研究团队在Materials Today Bio期刊上发表研究论文：Enhanced antitumor efffcacy of STING agonist MSA-2 by lipid nanoparticles delivering circular IL-23 mRNA and platinum-modiffed MSA-2 combination。南通大学贺甜和Yating Li为文章的共同一作。吉赛生物体外合成编码IL-23的circRNA助力该团队开发了环状IL-23 mRNA与干扰素基因刺激因子（STING）联合的有效抗肿瘤疗法。

那么接下来，我们一起来剖析该研究中circRNA创新疗法的开发过程↓↓↓

干扰素基因刺激因子(STING)作为连接先天免疫系统和适应性免疫系统的桥梁，在肿瘤免疫治疗研究领域受到特别关注。MSA-2在肿瘤微环境中增强STING激活和抗肿瘤免疫的细胞效力。研究团队此前报道了MSA-2-Pt可以通过MSA-2直接激活STING通路^[1]。

IL-23是一种有效的免疫刺激因子，可以正向调节那些位于先天免疫和适应性免疫相关的细胞，在调节免疫系统的稳定性方面发挥重要作用，能够引发针对多种肿瘤的免疫抵抗，具有潜在的临床研究应用价值。

肿瘤内IL-23 mRNA治疗虽有生存周期延长报道，但整体疗效欠佳^[1]。相比线性RNA，circRNA具有超高的稳定性和超长的半衰期，是新兴的药物开发研究领域。

鉴于多尾可电离磷脂的膜不稳定性，研究合成39种新可电离磷脂（L1-L39），然后制备四组分及添加阳离子化合物的五组分LNP。五组分与四组分LNP36尺寸和zeta电位相近（图1b、c），且五组分LNP36递送GFP mRNA效率更高（图1d）。进一步发现，多种烷基链可电离磷脂具高递送效率。

图1 四组分和添加阳离子化合物的五组分脂质纳米颗粒的制备与优化。

吉赛生物为研究提供了编码IL-23的circRNA的体外合成服务。吉赛生物技术团队在IL-23的CDS序列基础上，添加经过筛选和验证的介导高效翻译的IRES序列。通过模拟序列最佳环化位点，利用自主研发的基于I型内含子自剪接法自主研发的circPrecise^®环化技术，在不插入外显子序列的情况下，体外合成了纯度高于90%且可以高效表达IL-23的circRNA。

研究团队用LNP36包封环状IL-23 mRNA进行抗肿瘤治疗。体外B16F10细胞转染环状IL-23 mRNA验证其表达，DiI标记LNP36被B16F10细胞在3小时内快速摄取。LNP36@cIL-23转染B16F10细胞24小时后IL-23蛋白表达显著高于lipofectamine3000@cIL-23组（图2c），为后续抗肿瘤效果奠定基础。

图2 LNP36在B16F10细胞中递送环状IL-23 mRNA。

研究通过在黑色素瘤B16F10肿瘤模型内分别单次注射LNP36@cIL-23、MSA-2-Pt和LNP36@cIL-23+MSA-2-Pt(图3a)。HE、TUNEL染色等肿瘤形态学研究表明LNP36@cIL-23 mRNA与MSA-2-Pt联合疗法可显著诱导肿瘤细胞死亡（图3c、d）。而且CD8⁺T细胞、CD4⁺T细胞和DC细胞数量均显著增加。mRNA测序结果显示，LNP36@cIL-23 mRNA + MSA-2-Pt疗法使先天免疫系统、适应性免疫系统、免疫系统细胞因子信号和IFN刺激基因明显增加。综上，LNP36@cIL-23 mRNA和MSA-2-Pt联合使用单次注射可有效诱导免疫激活。

图3 联合LNP36@cIL-23 mRNA与MSA-2-Pt单次注射诱导肿瘤细胞死亡。(a)对照、LNP36@cIL-23、MSA-2-Pt和LNP36@cIL-23+MSA-2-Pt单次注射的治疗示意图。LNP36@cIL-23组给药3 μg LNP36@cIL-23 mRNA。MSA-2-Pt组给予50 μg MSA-2-Pt治疗。LNP36@cIL-23+MSA-2-Pt组注射3 μg LNP36@cIL-23 mRNA, 1 d后注射50 μg MSA-2-Pt。治疗为单次注射i.t.。

研究进一步在黑色素瘤B16F10肿瘤模型中验证了LNP36@cIL-23 mRNA与MSA-2-Pt联合使用的抗肿瘤效果。分别注射三次后，各组小鼠体重无明显变化(图4b)。LNP36@cIL-23+MSA-2-Pt组治疗后，肿瘤生长显著下降(图4c和d)；且与其他组相比，LNP36@cIL-23 mRNA和MSA-2-Pt联合治疗组小鼠的存活时间延长(图4e)。结果表明，LNP递送环状IL-23 mRNA与铂修饰的MSA-2联合使用可增强抗肿瘤效果。

图4 LNP36@cIL-23 mRNA与MSA-2-Pt联合免疫治疗。

研究过程中未观察到小鼠的异常行为。团队分析每组进行了肝脏、脾脏、肺和肾脏的脏器系数和病理学。结果显示，LNP36@cIL-23、MSA-2-Pt和LNP36@cIL-23+ MSA-2-Pt三组中，小鼠主要组织无明显损伤，肝脏中观察到显著的细胞凋亡，该疗法呈现出良好的生物相容性。

研究合成并优化了用于递送环状IL-23mRNA的LNP36。LNP36@cIL-23 mRNA和MSA-2-Pt单次注射可诱导肿瘤免疫激活。LNP36@cIL-23 mRNA与MSA-2-Pt联合治疗显著降低黑色素瘤B16F10肿瘤生长，延长生存期，表现出良好的抗肿瘤作用，且不产生明显的毒性。利用circRNA长效表达IL-23增强STING激动剂MSA-2的抗肿瘤作用是一种创新的策略，可能成为一种有潜力的免疫治疗方法。

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https://www.sciencedirect.com/search?qs=Enhanced%20antitumor%20efficacy%20of%20STING%20agonist%20MSA-2%20by%20lipid%20nanoparticles%20delivering%20circular%20IL-23%20mRNA%20and%20platinum-modified%20MSA-2%20combination&pub=Materials%20Today%20Bio&cid=320038

[1]M. Wang, Y. Cai, T. He, Y. Zhang, L. Yi, W. Li, P. Zhou, Antitumor effect of platinum-modified STING agonist MSA-2, ACS Omega 9 (2024) 2650–2656,https://doi.org/10.1021/acsomega.3c07498.