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武汉病毒所李峰团队在mRNA递送系统研究方面取得进展

mRNA递送系统病毒所

中国科学院武汉病毒研究所

04/03

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近日，中国科学院武汉病毒研究所/高致病性病毒与生物安全全国重点实验室李峰研究员团队在国际学术期刊Nano Letters发表了一项题为“The RNA Landscape of In Vivo-Assembled MS2 Virus-Like Particles as mRNA Carriers Reveals RNA Contamination from Host Viruses”的研究工作。该研究在活细胞中实现了病毒样颗粒（VLP）对目标mRNA的特异性封装，并绘制了VLP内部RNA的全景图谱，为mRNA药物递送系统的精准设计提供了重要参考。

mRNA递送系统是mRNA疫苗、基因编辑、蛋白质替代治疗等前沿生物医药技术的重要基础。病毒衣壳是天然的核酸递送系统，由衣壳蛋白组装而成的笼形纳米结构（即VLP）是设计mRNA递送系统的理想平台。在复杂的活细胞环境中，如何提高工程化VLP对目标mRNA包装的特异性，一直是该领域的重要科学问题。同时，另一个相关的问题——除目标mRNA外, VLP中还可能包装其它哪些RNA，目前也缺乏认识。

为此，研究团队以MS2 VLP为载体，在酵母细胞中进行EGFP mRNA的包装，通过调节EGFP mRNA上包装信号的拷贝数（n = 0、1、3），获得了三种VLP。定量分析表明，它们平均每1000个 VLP对EGFP mRNA的包装拷贝数分别为8 （n = 0）、42（n = 1）、210（n = 3）。对VLP内总RNA的转录组学分析显示，目标EGFP mRNA的特异性可达82%（n = 3）；同时，在这些VLP中都发现了来自酵母和酵母病毒的RNA，说明尽管使用了多拷贝的包装信号，仍无法完全避免非目标RNA的包装。该研究通过模拟病毒在宿主细胞中的自我复制过程，将工程化VLP的表达与目标mRNA的转录相耦合，实现了活细胞环境下VLP包装mRNA特异性的定量控制，对VLP及其mRNA载荷的精准设计以及生产宿主的清晰生物学背景提出了更高要求。这一成果为基于VLP的mRNA递送系统的优化设计提供了理论依据,对探索mRNA药物及其递送系统的全生物合成有积极意义。

武汉病毒所博士研究生马春为该论文的第一作者，李峰研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划及武汉市重大科技专项等项目的资助。