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saRNA序列设计与优化:

自复制RNA序列组成为:5’ 非编码序列(UTR)、非结构蛋白1-4(nsp 1-4)编码序列、亚基因组启动子(SGP)、目标蛋白编码序列、3’ UTR和polyA尾巴。其中目标蛋白编码序列由病毒结构蛋白编码区域替换而来,其他序列均来自于病毒基因组,这是当前主流的saRNA序列设计思路。

复制子RNA骨架:

目前,研究人员已尝试多种RNA复制子骨架应用于saRNA的设计,其中以甲病毒(alpha 病毒, alphaviruses)最为常见。

病毒缩写 病毒全称 NCBI Accession Number
VEEV_TrD 委内瑞拉马脑炎病毒 L01442
VEEV_TC83 委内瑞拉马脑炎病毒 L01443
TONV 托纳特病毒 NC_038675
CHIKV 基孔肯雅病毒 NC_004162
ONNV O’nyong-nyong病毒 NC_001512
EEEV 东部马脑炎病毒 NC_003899
WEEV 西方马脑炎病毒 NC_003908
BFV 巴尔马森林病毒 NC_001786
MAYV 马亚罗病毒 NC_003417
RRV 罗斯河病毒 NC_001544
SFV 塞姆利基森林病毒 X04129
SINV 辛德比斯病毒 MG679378

VEEV复制子骨架:

2023年11月,全球首款saRNA新冠疫苗ARCT-154获日本厚生劳动省批准上市,预示着saRNA技术正式进入商业化阶段。ARCT-154采用了委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)复制子骨架序列,该平台技术由Arcturus Therapeutics自主开发,并与CSL合作推广。

以ARCT-154为例,VEEV复制子骨架的具体使用如下:

        帽结构:自复制RNA病毒基因组的5’UTR序列具有保守性,通常以AT起始,因此ARCT-154的5’末端为由GAT帽结构;

        5’/3’UTR:来源于委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV);

        非结构蛋白编码序列:VEEV来源的非结构蛋白编码序列nsp1、nsp2、nsp3、nsp4,进行了密码子优化;

        亚基因组启动子(SGP):在VEEV基因组SGP的基础上进行了优化,插入了一段Kozak序列;

        结构蛋白编码基因:替换为ARCT-154的抗原编码基因,即新冠病毒SARS-Cov-2刺突蛋白(S蛋白)D614G突变序列;

        poly(A):分段式的poly(A),长度约130bp。

青鸟核酸saRNA设计平台:

青鸟核酸 RNASci 平台在VEEV基因组的基础上,设计了自复制 mRNA 骨架序列。基于专有的骨架序列,我们制备了荧光素酶 Luciferase saRNA(Luc saRNA)。将其转染至 293T 细胞中进行表达评估,结果显示,Luc saRNA介导的荧光素酶表达时间长达 20 天,明显高于 Luc mRNA。
青鸟核酸同时提供基于其他复制子骨架的saRNA序列设计与优化服务,例如SINV、SFV、CHIKV、VEEV-SINV 等来源的 saRNA 骨架。