Круговые РНК: кольцо, которое живёт дольше: Новости химии @ChemPort.Ru
новости науки
новости бизнеса
работа для химиков
химические выставки
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
о нас
контакты

Энциклопедия автохимии


поиск

Новости химической науки > Круговые РНК: кольцо, которое живёт дольше


04.11.2026
эту статью еще не оценивали Подписаться на RSS

Циркулярные РНК как стабильная платформа для терапии и вакцин

Аннотация. Циркулярные РНК (circRNA) представляют собой ковалентно замкнутые одноцепочечные молекулы, лишённые свободных 5′- и 3′-концов, что делает их устойчивыми к экзонуклеазной деградации и обеспечивает длительную экспрессию белков. Благодаря этой стабильности circRNA рассматриваются как перспективная альтернатива линейным мРНК в вакцинах против рака, терапии белковых дефицитов и редактировании РНК. В отличие от линейных мРНК, циркулярные молекулы не требуют нуклеозидных модификаций для снижения иммуногенности, что упрощает производство и повышает биосовместимость. Клинические испытания circRNA-вакцин против меланомы уже демонстрируют мощный Т-клеточный ответ и синергию с ингибиторами контрольных точек. Несмотря на сохраняющиеся вызовы — масштабируемость, очистку от линейных примесей и тканеспецифичную доставку — циркулярные РНК входят в клиническую практику как новая платформа точной медицины.

1. Введение: почему кольцо стабильнее линии

Линейные мРНК, используемые в вакцинах против COVID-19, произвели революцию в медицине, но их применение ограничено низкой стабильностью: свободные концы молекулы быстро атакуются экзонуклеазами, а период полужизни в клетке измеряется часами. Циркулярные РНК решают эту проблему принципиально иначе — их ковалентно замкнутая структура не имеет концов, которые можно было бы «откусить».

Природные circRNA образуются в результате обратного сплайсинга (back-splicing), при котором 5′-донорный сайт сплайсинга соединяется с 3′-акцепторным сайтом нижележащего экзона. Этот процесс создаёт замкнутую петлю через 3′–5′-фосфодиэфирную связь. В отличие от линейного сплайсинга, который производит молекулы с определёнными 5′- и 3′-концами, обратный сплайсинг даёт структуру без свободных концов.

2. Природные функции циркулярных РНК

Циркулярные РНК широко распространены в клетках эукариот, эволюционно консервативны и обладают тканеспецифичными паттернами экспрессии. Они выполняют разнообразные биологические функции: действуют как «губки» для микроРНК, связывают РНК-связывающие белки, регулируют транскрипцию и даже могут кодировать белки при наличии внутренней рибосомной точки входа (IRES) или m⁶A-модификаций.

Интересно, что некоторые природные circRNA кодируют пептиды, которые могут служить неоантигенами в опухолях. Исследования показывают, что неканоническая трансляция опухолеспецифичных циркулярных РНК генерирует криптические пептиды, способные вызывать эффективный противоопухолевый иммунитет. Это открывает новые возможности для создания вакцин на основе circRNA-производных неоантигенов.

3. Технологии синтеза: как замкнуть РНК в кольцо

Получение терапевтических circRNA in vitro требует дополнительных этапов циклизации и очистки, которые должны быть тщательно оптимизированы для достижения высокого качества продукта и низкой иммуностимулирующей активности. Основные подходы включают химическую лигацию, ферментативную лигацию и рибозим-опосредованный самосплайсинг.

Химические методы циклизации недавно совершили прорыв, позволив синтезировать длинные РНК-конструкции от 35 до 4000 нуклеотидов. В отличие от ферментативных стратегий, которые требуют 5′-фосфатных и 3′-гидроксильных концов, химическая лигация допускает более широкий спектр терминальных функциональных групп. Однако ключевое ограничение — образующаяся связь не является природной фосфодиэфирной, что может влиять на структуру и функцию молекулы.

Наиболее перспективной считается PIE-стратегия (permuted intron-exon), использующая самосплайсирующиеся интроны группы I или II в качестве рибозимов для катализа обратного сплайсинга. Группа II индуцирует циклизацию экзонов через двухстадийную трансэтерификацию без введения GTP, обеспечивая высокоэффективный обратный сплайсинг in vitro.

4. Очистка и контроль качества: удаление линейных примесей

Независимо от метода циклизации, процесс сопровождается накоплением остаточных линейных РНК-предшественников, которые могут запускать врождённый иммунный ответ через распознавание цитозольными РНК-сенсорами. Поэтому тщательная очистка циклизованного продукта критически важна для терапевтического потенциала инженерных circRNA.

Применяются два основных подхода. Первый использует РНКазу R — 3′–5′-экзорибонуклеазу, которая преимущественно деградирует линейные РНК, оставляя циркулярные структуры интактными. Однако длительное воздействие фермента может внести ники в circRNA, компрометируя структурную целостность. Второй подход основан на разделении по размеру: полиакриламидный гель-электрофорез (PAGE) и высокоэффективная жидкостная хроматография (HPLC) позволяют получать препараты circRNA с чистотой выше 90%.

5. Стабильность и низкая иммуногенность

Циркулярные РНК обладают уникальными молекулярными свойствами, обеспечивающими значительный терапевтический потенциал. Их ковалентно замкнутая структура приводит к удлинённому периоду полужизни по сравнению с линейными РНК. Кроме того, правильно очищенные IVT-circRNA демонстрируют сниженную врождённую иммуногенность относительно линейных мРНК, что может быть преимуществом в определённых терапевтических контекстах.

Исследования на моделях фиброза печени показали, что немодифицированные circRNA обладают большей стабильностью и обеспечивают более длительный терапевтический эффект, чем модифицированные мРНК. В эксперименте с circRNA, кодирующей релаксин-2, препарат демонстрировал более медленное снижение экспрессии белка как в сыворотке, так и в различных тканях, при этом не вызывая повреждения печени или почек.

6. CircRNA в вакцинах против рака

Одно из наиболее перспективных применений циркулярных РНК — противоопухолевые вакцины. В исследовании на модели меланомы B16F10

style="color:#019DC6; text-decoration:none;">circRNA-вакцина, кодирующая неоантигены, индуцировала мощный противоопухолевый эффект путём ремоделирования микроокружения опухоли, усиления функциональности моноцитов/макрофагов и активации Т- и NK-клеточных ответов.

Комбинация circRNA-вакцины с блокадой контрольных точек (анти-TIGIT и анти-PD-1) значительно подавляла рост опухоли у мышей и более эффективно стимулировала активацию Т-клеток по сравнению с монотерапией. Эти результаты подчёркивают важность подбора иммунных контрольных точек в комбинации с неоантигенными circRNA-вакцинами.

Малые циркулярные РНК-вакцины, кодирующие антигены, при загрузке в липидные наночастицы вызывают потентные и длительные Т-клеточные ответы после подкожной инъекции мышам. Относительно больших линейных мРНК, малые circRNA-вакцины индуцировали до 10-кратного увеличения антиген-специфичных Т-клеток и составляли 30–75% от общего числа периферических CD8+ Т-клеток в течение 6 месяцев.

7. Доставка: липидные наночастицы и таргетинг

Липидные наночастицы (LNP) стали наиболее продвинутой и широко используемой платформой для доставки нуклеиновых кислот, что было наглядно продемонстрировано в мРНК-вакцинах против COVID-19. Структурно LNP состоят из четырёх компонентов: ионизируемых липидов, фосфолипидов, холестерина и ПЭГилированных липидов. Ионизируемые липиды остаются нейтральными при физиологическом pH, минимизируя неспецифические взаимодействия с РНК, но быстро протонируются в кислой среде эндосом, способствуя мембранному слиянию и высвобождению РНК.

Для таргетной доставки circRNA разрабатываются подходы с включением лигандов или антител в состав LNP. В одном из исследований системное введение circRNA с использованием cRGD-таргетированных LNP обеспечивало преимущественное накопление в опухолевой области. В комбинации с внутримышечной неоантигенной РНК-вакциной этот подход приводил к выраженному подавлению опухоли как в гетеротопических, так и в ортотопических моделях.

8. Вызовы и будущее циркулярных РНК

Несмотря на впечатляющие преимущества, циркулярные РНК-вакцины находятся на ранней стадии разработки. Сохраняются серьёзные вызовы в оптимизации последовательностей, масштабируемом производстве, таргетной доставке и строгой валидации in vivo. Ключевые проблемы включают удаление линейных РНК-примесей, которые могут активировать врождённый иммунный ответ, и повышение эффективности трансляции.

Китайский исследователь Чэнь Линлин, ведущий специалист в области циркулярных РНК, выделяет четыре направления для преодоления барьеров: совершенствование производства и анализа, оптимизация LNP-технологий, разработка систем таргетной доставки следующего поколения и интеграция ИИ со структурной биологией для рационального дизайна сложных трёхмерных РНК-структур.

К концу 2024 — началу 2025 годов китайские биотехнологические компании Ribox Pharmaceuticals и CirCode Biotech получили разрешения на проведение клинических исследований (IND) от FDA США и NMPA Китая, что подчёркивает трансляционный потенциал circRNA-терапий.

9. Заключение

Циркулярные РНК представляют собой новую веху в развитии РНК-терапии. Их уникальная замкнутая структура обеспечивает стабильность, недостижимую для линейных мРНК, а низкая иммуногенность позволяет обходиться без сложных нуклеозидных модификаций. Вакцины на основе circRNA уже демонстрируют мощный противоопухолевый эффект в доклинических моделях, а первые клинические испытания открывают путь к их широкому применению.

По мере совершенствования технологий синтеза, очистки и доставки циркулярные РНК могут стать основой для следующего поколения вакцин, терапии белковых дефицитов и инструментов редактирования генома. Кольцо, которое живёт дольше линии, — это не просто красивая метафора, а реальная терапевтическая стратегия, входящая в клиническую практику.

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #мРНК, #нанотехнологии, #химическая биология РНК

ОБЛАКО ТЕГОВ раздела "Химия: новости фундаментальной и прикладной науки"
оценить статью: 12345
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru
Комментарии к статье:
Ваше имя
Ваш e-mail, чтобы следить за обсуждением
   
Комментарий

Символ пятого P-элемента в табл. Менделеева
(латиницей, одной заглавной буквой):
   
 


Вы читаете текст статьи "Круговые РНК: кольцо, которое живёт дольше"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

05.11.26 | Обзоры химических рынков
Европа теряет химию: почему протекционизм не спасёт отрасль 03.11.26 | Обзоры химических рынков
Латинская Америка: газовое изобилие против структурного кризиса 02.11.26 | Химический портал
Возвращение НТФ: как один завод за 295 млн рублей закрывает 73% рынка 30.10.26 | Химический портал
«Анилинпром» в Башкирии: 8,9 млрд за 60 тыс. тонн сырья для полиуретанов 29.10.26 | Синтез ОКА
«Винтерол» из Дзержинска: как «Синтез ОКА» заместил импортный ПАВ для бытовой химии 28.10.26 | Полипласт
«Хромпик» и хромовый ангидрид: как «Полипласт» вложил 136 млрд в независимость от импорта 27.10.26 | Обзоры химических рынков
Прогноз МЭР: экспорт химпрома вырастет на 5%, но импорт растёт быстрее 26.10.26 | Химический портал
Индия как новый главный покупатель: 6 млн тонн и совместные производства 23.10.26 | Химический портал
Баимский ГОК: химия флотации как ключ к рентабельности арктического проекта 22.10.26 | Август
Химия против сорняков: как «Август» строит экспортную империю в агрохимии
Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXXVI
Контактная информация