PNAS｜璩良团队开发可翻译蛋白的全化学合成RNA寡核苷酸技术|mrna|pnas|化学合成|核苷酸|翻译

个体化 mRNA 癌症疫苗在治疗各类肿瘤中已展现巨大潜力，但其个体化定制时间超过 3 个月，严重错失中晚期癌症患者的黄金治疗时间窗口。问题根源在于当前的 mRNA 疫苗制备依赖 DNA 模板和体外转录（IVT），涉及基因合成、分子克隆、 IVT 质粒模板的构建与生物发酵、 IVT 反应及纯化等多个步骤，且每步均需严格质控，导致制备周期长。因此，亟需开发不依赖生物发酵、不依赖 IVT 的 RNA 疫苗新技术平台。化学合成 RNA 寡核苷酸（如反义寡核苷酸 ASO ）不依赖生物发酵和 IVT ，且成药性高，可以在 1 天内完成合成。然而，化学合成RNA的合成长度受到限制（通常在 1 50 - 200 个核苷酸以内），无法兼容平均长度在500个核苷酸的内部核糖体进入位点（IRES）元件。因此，此前所有化学合成的 RNA 寡核苷酸，包括已获批上市的 11 款 ASO 药物，均不具备翻译蛋白质的能力。

2026 年 7 月 1 6 日，复旦大学基础医学院 / 附属中山医院璩良课题组联合复旦大学附属华山医院 / 脑科学转化研究院杨辉课题组在 PNAS 期刊在线发表题为 IVT-free, chemically synthesized protein-encoding RNA oligonucleotides for rapid production of personalized cancer vaccines 研究论文，报道了可翻译蛋白质的化学合成RNA寡核苷酸技术，命名为PEO ( P rotein- E ncoding RNA O ligonucleotides ) ，将RNA疫苗的制备体系从此前的“生物发酵-体外转录”革新为“化学合成”，制备周期从3个月缩短至1天，为个体化癌症疫苗的快速制备和新发突发传染病的快速响应等临床需求提供了全新技术平台。

璩良团队首先将突破点转向Cap非依赖的翻译增强子（CITE）元件，来自黑色甲虫病毒的 CITE 元件 — BBV 。传统翻译起始元件 IRES 平均长度为 500 nt ；而 BBV 元件只有 39 nt ，即使加上编码区，仍处于化学合成 RNA 的长度限制之内。研究团队进一步发现，将化学合成的 RNA 寡核苷酸末端分别修饰为 5 ’ 羟基（ 5’-OH ）和 3 ’ 磷酸（ 3’-P ），导入哺乳动物细胞后会被内源 RtcB RNA 连接酶识别并催化环化，形成共价闭合的环状 RNA 寡核苷酸。环状 RNA 寡核苷酸进一步利用滚环翻译（RCT）机制，以单一起始、连续延伸的方式高效翻译蛋白质（图1）。尽管 BBV 元件在环状 RNA 中启动翻译的能力有限，但 BBV 元件与 RCT 协同作用有效弥补了这一不足，实现了高效蛋白质翻译，该特点与同期德国 BioN T ech 团队报道的全化学合成制备线性 RNA 疫苗的技术形成鲜明对比（见下文讨论）。

图 1 PEO 体内环化与滚环翻译验证

另外， PEO 在安全性上展现出超越 IVT 体系优势。 ELISA 方法检测不到 PEO 中 dsRNA 杂质的含量，而即使是 m1ψ 修饰的 mRNA 也含有显著 dsRNA 污染。转录组层面， PEO 转染的人原代 T 细胞中免疫相关基因表达谱与未处理对照组高度相似，而转染 IVT 产生的 RNA 显著上调免疫激活基因（图2）。

图 2 PEO 免疫原性低

人类胶质瘤疾病恶性程度高，患者生存期短，治疗窗口极窄，难以适应传统个体化 mRNA 癌症疫苗的定制时间。同时，胶质瘤微环境的免疫抑制强，是典型的 “ 冷肿瘤 ” ，不响应 PD-1 阻断等免疫检查点抑制疗法。研究团队发现，在小鼠原位胶质瘤模型中， PEO 单独治疗可抑制肿瘤生长，而联合抗 PD-1 抗体后治疗效果显著增强。这些结果表明， PEO 可以显著增敏现有的以抗 PD-1 抗体为代表的免疫检查点抑制疗法，将 “ 冷肿瘤 ” 重塑为 “ 热肿瘤 ”（图3）。

图 3 PEO 癌症疫苗体内抗肿瘤效果

值得注意的是，近期 BioNTech 乌古尔 · 萨欣（ Ugur Sahin ）与前 CureVac 首席科学家 Steve Pascolo 团队在 Nature Biomedical Engineering 上发表文章（ PMID: 42414668 ），同样瞄准了全化学合成制备 RNA 疫苗的技术体系。但是由于其合成的 RNA （ ChemRNA ）是线性的，翻译效率非常有限。不同的是， PEO 在体内是环状的，可通过滚环翻译，实现目的蛋白高效表达，对比线性合成 RNA 差异显著（图4）。因此，PEO策略相较而言有巨大优势。与近期报道的ChemRNA技术相比，PEO通过滚环翻译实现了远超线性翻译的蛋白质产出效率，适用范围更广。

图 4 两项研究对比

总结来说，该研究开发了可翻译蛋白质的化学合成RNA寡核苷酸技术—PEO。传统的体外转录RNA过程涉及多个生物发酵复杂步骤，耗时3个月。PEO技术可以在1天内完成合成，实现了从生物制造到化学合成的革新，突破了当前基于体外转录RNA体系的国际专利壁垒。未来， PEO 有潜力成为下一代 RNA 医学技术平台，为个体化癌症疫苗的快速制备和新发突发传染病的快速响应等临床需求提供了全新技术策略。