人工设计circRNA以解锁新技能：基因沉默

近日，韩国科学技术院Yoon Ki Kim研究团队在Molecular Cell期刊上发表研究论文：Circular RNAs trigger nonsense-mediated mRNA decay^[1]。研究揭示了circRNA靶向调控无义介导的mRNA降解(NMD)机制，为circRNA在基因沉默和疾病治疗中的潜在应用开辟了广阔前景。

无义介导的mRNA降解（NMD）机制可以识别和下调含有过早终止密码子(PTC)的错误mRNA，通过防止产生截断和潜在有害的蛋白质，维持基因表达的保真度。NMD的执行依赖外显子连接复合体（EJC）的正确定位。

circRNA可通过与mRNA的3’UTR的相互作用，促进mRNA的快速降解，而且结合位点越多，效果越强。这种相互作用将通过circRNA上的EJC定位在mRNA的3’ UTR附近，从而导致NMD，被称为circNMD。circNMD依赖于mRNA翻译。人工设计两种circRNA变体，以靶向ATG5 mRNA 3’UTR相互作用，显著下调了ATG5 mRNA水平，并且联用效果更好。（图1）

图1 人工设计的circRNA引发靶向性circNMD。

相比同样可以进行基因沉默的miRNA，circRNA具有更高的稳定性，因而半衰期会更长，作用效果会更显著。circRNA可以通过circNMD靶向mRNA并介导其降解的发现，彰显了其在介导沉默基因表达方面的巨大潜力。

然而，要想达到有效的circNMD，仍需解决诸多问题：circRNA和mRNA的3’UTR序列碱基配对的最优规则是什么？最佳位置在哪里？在掌握了最佳靶向mRNA的规则之后，是否可以通过人工设计并体外制备circRNA来招募EJC，同时靶向mRNA，以实现circNMD？此外，如何实现circRNA的大规模制备，延长体外合成的circRNA的半衰期以及有效控制其对体内免疫的影响效果？这些问题的解决将为新型circRNA作为基因沉默治疗药物的研发提供有力的支持。

综上，基于circNMD原理，开发基因沉默疗法，序列设计是关键。吉赛生物可提供个性化的circRNA序列设计服务。此外，吉赛生物拥有先进的RNA环化专利技术，包括基于I型内含子自剪接法circPrecise^®和T4连接酶法的circPure^®，可实现精准、高效、高质量的circRNA体外环化。吉赛生物提供circRNA药物开发一站式CRO服务，为circRNA新型药物的研发提速。

[1]https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(24)00947-X?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS109727652400947X%3Fshowall%3Dtrue