九尾狐是中国古代神话中的一种瑞兽，象征着繁荣和长寿，来自麻省理工学院的生物化学家王潇（Xiao Wang）从这种多尾狐狸身上获得了科学灵感。
RNA技术有一个关键的缺陷——降解速度快。RNA分子通常以线性形式存在，进入人体后，胞中的核酸酶可在几小时内将其迅速降解，RNA分子自身带有一条被称为”polyA“的尾巴，可在一定程度上保护RNA分子免受核酸酶的攻击。
“为什么我们不能制造多个尾巴呢？这样，如果我们失去一个，还可以有其他的尾巴。——”王潇说
在新冠大流行期间，经过修饰的mRNA新冠疫苗受到了广泛关注，然而，修饰后的RNA不够稳定，转化为蛋白质的效率低，往往需要使用高剂量才能达到治疗效果——这也提升了患者出现副作用的风险。
mRNA疫苗荣获2023年诺贝尔奖！背后是长达60年的mRNA技术积累
为了解决这些问题，王和她的团队开发了具有多个polyA尾巴的mRNA，最近发表在《自然生物技术》上的研究表明，这种mRNA持续时间更长，转译效率更高，为下一代mRNA疫苗和治疗铺平了道路。
团队首先通过添加一些修饰来稳定polyA尾巴，以保护它免受核酸酶的攻击，为了在mRNA主链上添加多个polyA尾巴并创建分支结构，科学家们使用了“点击化学”技术，这是一种用于连接两个分子实体的反应集，额外的修饰有助于防止尾巴粘连。
王潇和他的团队发现，三个polyA尾巴似乎是最佳的选择。“随着成功率的提高，产量会呈指数级下降”。她说。
接下来，科学家们在mRNA上附加了荧光报告基因，并在培养细胞中进行表达，以测量mRNA在细胞内的持续时间及核糖体是否能将其转译。通过量化mRNA转录本的数量，团队发现，分支mRNA的转译效率约为线性mRNA的1.5倍。
这些结果在小鼠模型中得到了验证，科学家们将含有荧光报告基因的分支mRNA（或线性mRNA对照）注射到小鼠眼部。他们发现，多尾mRNA产生的荧光信号比注射后两天约高出三到五倍，并且这一强烈信号随时间持续存在，表明分支mRNA没有被降解或转译成蛋白质。
为了证明mRNA在治疗上的可用性，王和她的团队决定利用分支mRNA改进CRISPR-Cas9基因编辑系统。
“在基因组编辑的环境中，蛋白质成为限制因素，因此使用额外的polyA尾巴来产生更多的Cas9蛋白质是有益的。”王说道。
当团队在小鼠模型中测试时，他们发现分支mRNA导致Cas9蛋白质表达量比线性对照增加了四倍，并且靶向蛋白质的水平显著降低。
麻省大学医学院的生物学家艾伦·雅各布森（Allan Jacobson）对这些研究很感兴趣，他说：“这对于疫苗接种很有帮助，人们可以使用更小的接种剂量，这有助于在减少疫苗接种带来的副作用。”
他关注科学家们如何在未来克服大规模生产的挑战，因为制造分支 mRNA 需要长时间的纯化过程。
王潇和她的团队正在突破mRNA修饰技术的极限，希望通过它能够开发出更好的疫苗或疗法。
“我们很好奇，想知道细胞能够容忍哪些不同的结构和修饰，观察从未出现过的mRNA是很有趣的” 。她说
本文参考了Maggie Chen的文章
https://www.the-scientist.com/a-twisted-secret-that-extends-mrna-longevity-in-cells-71975
https://www.nature.com/articles/s41576-023-00645-2
