NBT | 环形RNA适配体治疗牛皮癣

导读

RNA药物在多个领域获得了监管批准，包括小干扰RNA、反义寡核苷酸、mRNA疫苗和RNA适配体。与其他RNA药物相比，RNA适配体面临着更大的挑战，因为它们容易受到RNase酶和免疫原性的影响，而且作用机制不明确。

环形RNA(circRNAs)具有较高的稳定性、独特的构象和较低的免疫原性，相比之下，线性RNA具有很大的制药潜力。

过度激活的双链RNA(dsRNA)激活蛋白激酶R(PKR)与自身炎症性疾病有关，例如系统性红斑狼疮(SLE)，这表明阻断PKR激活对于这类疾病具有治疗前景。虽然PKR的化学抑制剂存在靶向效应不足和体内活性降低的问题，但可以通过RNA双链来调节PKR的活性。

银屑病是一种慢性斑状鳞屑性皮肤疾病，主要表现为慢性斑块或银屑病，给患者带来巨大的痛苦和心理负担。

2024年4月23日，中国科学院上海生化细胞研究所陈玲玲团队在Nature Biotechnology上发表了一篇题为“Therapeutic application of circular RNA aptamers in a mouse model of psoriasis”的论文，文章使用优化的环状内含子-外显子(PIE)策略，得到高产量和低免疫原性环形RNA，这种具有高结合能力的ds-cRNAs可以通过减轻病理性PKR活性来缓解炎症，在银屑病小鼠模型中展示了治疗潜力。

文章索引

二. ds-cRNAs作为PKR抑制剂的产量和效力增加

为了设计一个有效的RNA适配体，研究团队需要避免RNA环中的dsRNA结构变形。

他们使用PIE策略生成了一个新的ds-cRNA，命名为EPIC，它能够有效地抑制PKR激活。EPIC通过在连接位点处设计一个新的结构，使其形成最理想的构象，从而抑制了PKR活化。与其他试验条件相比，EPIC的产量更高，且在细胞和小鼠模型中均未触发炎症反应。

三. 溶液中ds-cRNA与PKR的稳定结合

治疗性寡核苷酸必须具有高度特异性的靶标结合能力。EPIC显示出比其他分子更强的PKR抑制作用，并且与PKR的结合非常稳定。作者观察到PKR与双链-cRNA的结合效果显著，这可能是因为它们具有强大的结合能力和特定的三维结构。

四. 双链-cRNA的三维构象增强了对PKR的特异性

随着PKR-Cy3在单个EPIC分子上的强度增加，每个EPIC分子通常结合两个PKR分子。

作者尝试建立了PKR如何结合EPIC的三维模型，发现PKR对EPIC的结合比对79bp双链RNA更有效。虽然两个PKR分子更倾向于以反向方式结合EPIC的23bp RNA双链，但也可能有额外的PKR松散地结合到远端环上。

五. 银屑病小鼠中异常调节的circRNA-PKR轴

SLE患者衍生的细胞中发现了异常的RNase L-circRNA-PKR轴。作者使用了一个简化模型来评估ds-cRNA在体内的治疗潜力，发现了一个未知的异常RNase L-circRNA-PKR轴，其中RNase L的短暂激活导致circRNA的全局减少，这为银屑病的病理机制提供了新的认识。

六. 银屑病小鼠中的一种快速响应性炎症因子

作者对小鼠IMQ治疗期间的转录组学进行了分析，发现了与银屑病发病机制相关的基因。

他们发现了787个在D1相对于D0上调三倍以上的基因（DEGs）。其中，簇1基因被认为是快速响应的炎症因子，主要与干扰素α相关基因和双链RNA感受器通路有关。

其他簇的基因表达也呈现出不同的模式，反映了与蛋白质翻译、代谢、中性粒细胞形成、SLE发病机制、细胞周期、DNA复制和修复等相关的通路。

七. PKR调节银屑病发病早期炎症

作者研究了PKR在银屑病发病中的作用，他们使用PKR缺乏小鼠，发现其在银屑病过程中快速响应炎症因子的表达减少，TLR7表达下降，导致表皮厚度减小。这表明PKR在银屑病发病中起到重要作用，为进一步研究提供了新的线索。

八. 敲入Ds-cRNA抑制了小鼠中PKR介导的炎症

作者研究了ds-cRNA对银屑病小鼠中快速炎症因子的影响，通过CRISPR-Cas9构建了过表达ds-cRNA的小鼠模型，他们观察到其在银屑病发病过程中能够减少快速炎症因子的表达。这表明ds-cRNA可能通过调节PKR介导的炎症响应来影响银屑病的发展。

九. EPICs在脾脏中的递送对银屑病小鼠有益

研究团队试图将LNPs封装的EPIC（EPIC-LNPs）递送到脾脏，EPIC-LNPs具有稳定的粒径和高包封效率。通过静脉注射，他们发现EPICs的代谢转化时间比线性同源体长，尽管形成的构象不同。

在动物模型中，EPIC-LNPs的静脉注射可减少脾脏中p-PKR和p-eIF2α的表达，且对多种细胞类型的p-PKR有抑制作用。

此外，EPIC-LNPs治疗还降低了银屑病小鼠的表皮厚度，表明其通过减轻PKR介导的炎症反应来抑制银屑病的发展。

十. EPIC减轻了患者样本中PKR介导的炎症

作者分析银屑病患者的数据集发现，在病变皮肤中circRNAs总体减少，而同源mRNAs变化不大。与此同时，病变皮肤中IL-23–IL-17轴和银屑病相关基因增加，银屑病患者中快速响应炎症因子的表达也上调，而通过使用EPIC-LNPs能够拯救患者PBMCs中银屑病特征基因的异常表达。

总结

本文研究了合成的短双链区域环状RNA（ds-cRNAs），针对dsRNA激活的PKR。在咪喹莫德诱导的银屑病小鼠模型中，ds-cRNAs通过遗传补充抑制了PKR，减少了下游干扰素-α和dsRNA信号，缓解了银屑病症状。通过脂质纳米粒子将ds-cRNAs送达到脾脏，减少了脾细胞中的PKR活性，从而降低了表皮厚度，表明了ds-cRNAs在治疗中减轻PKR过度活化的潜力。

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