来自酵母的灵感!《自然》子刊:全新RNA合成法,有望推动RNA药物生产

学术   2024-07-16 08:02   上海  
▎药明康德内容团队编辑  

在过去的数十年中,以RNA寡核苷酸为基础的疗法让多种疾病获得了治疗的可能,比如反义寡核苷酸和短干扰RNA(siRNA)已经被用于治疗脊髓性肌萎缩症以及遗传性转甲状腺素介导的淀粉样变性等疾病。相较于快速增长的RNA类产品需求,传统的RNA化学合成方法却显得有些供应不上了,它的生产过程通常会产生毒性副产物,化学原料也受到更严格的控制,这也阻碍了RNA寡核苷酸药物的大规模生产。

在《自然-生物技术》的研究中,哈佛大学的研究团队提出了一种全新的RNA合成方法,可以通过酶来快速且规模化地实现RNA链合成,新方法合成的RNA纯度能达到行业标准,并且相较于当下基于化学溶剂和催化剂的合成方式要更加安全。


据论文介绍,研究者的灵感来自裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe,这种酵母具备一种特殊的酶CID1 PUP,可以将核苷酸分子连接形成RNA链。而作者进一步对这种酶进行了改造,他们通过突变让酶催化的RNA合成效率变快,同时让酶可以将非标准的核苷酸整合到RNA链中。这些修饰过的核苷酸可以增强RNA的稳定性,赋予RNA链全新的功能,这对于相关药物疗法的研发有重要意义。

▲研究合成示意图(图片来源:参考资料[1])

除了准备好酵母酶,作者还额外对合成原料——核苷酸分子进行了改进。这些分子都被添加了一个化学保护基团以及阻断基团,前者可以保证核苷酸分子在反应条件下不被破坏,而在合成RNA后,这些基团可以被去除以激活RNA的功能。后者可以防止酶引起的不受控串联反应,只有当添加了所需的核苷酸后,阻断基团才会移除,这样能保证核苷酸分子依次一个一个添加。

在测试中,作者发现这种酶促合成法的RNA合成效率达到了化学法的95%,并且可以构建常规的20多个核苷酸长度的分子,这个新的RNA合成平台已经具备规模化生成siRNA产品的能力。

作者认为,这种RNA合成方式在未来有望能够替代传统的化学合成,在减少毒性副产物对环境影响的同时,为规模化供给RNA药物提供生产基础,给更多疾病带去治疗希望。

参考资料:
[1] Daniel J. Wiegand, Jonathan Rittichier, Ella Meyer, Howon Lee, Nicholas J. Conway, Daniel Ahlstedt, Zeynep Yurtsever, Dominic Rainone, Erkin Kuru, George M. Church. Template-independent enzymatic synthesis of RNA oligonucleotides. Nature Biotechnology, 2024; DOI: 10.1038/s41587-024-02244-w

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