近日，中國科學(xué)院武漢病毒研究所/高致病性病毒與生物安全全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李峰研究員團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊Nano Letters發(fā)表了一項(xiàng)題為“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。該研究在活細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了病毒樣顆粒（VLP）對目標(biāo)mRNA的特異性封裝，并繪制了VLP內(nèi)部RNA的全景圖譜，為mRNA藥物遞送系統(tǒng)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供了重要參考。

mRNA遞送系統(tǒng)是mRNA疫苗、基因編輯、蛋白質(zhì)替代治療等前沿生物醫(yī)藥技術(shù)的重要基礎(chǔ)。病毒衣殼是天然的核酸遞送系統(tǒng)，由衣殼蛋白組裝而成的籠形納米結(jié)構(gòu)（即VLP）是設(shè)計(jì)mRNA遞送系統(tǒng)的理想平臺。在復(fù)雜的活細(xì)胞環(huán)境中，如何提高工程化VLP對目標(biāo)mRNA包裝的特異性，一直是該領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。同時(shí)，另一個(gè)相關(guān)的問題——除目標(biāo)mRNA外 ，VLP中還可能包裝其它哪些RNA，目前也缺乏認(rèn)識。

為此，研究團(tuán)隊(duì)以MS2 VLP為載體，在酵母細(xì)胞中進(jìn)行EGFP mRNA的包裝，通過調(diào)節(jié)EGFP mRNA上包裝信號的拷貝數(shù)（n = 0、1、3），獲得了三種VLP。定量分析表明，它們平均每1000個(gè) VLP對EGFP mRNA的包裝拷貝數(shù)分別為8 （n = 0）、42（n = 1）、210（n = 3）。對VLP內(nèi)總RNA的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，目標(biāo)EGFP mRNA的特異性可達(dá)82%（n = 3）；同時(shí)，在這些VLP中都發(fā)現(xiàn)了來自酵母和酵母病毒的RNA，說明盡管使用了多拷貝的包裝信號，仍無法完全避免非目標(biāo)RNA的包裝。該研究通過模擬病毒在宿主細(xì)胞中的自我復(fù)制過程，將工程化VLP的表達(dá)與目標(biāo)mRNA的轉(zhuǎn)錄相耦合，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞環(huán)境下VLP包裝mRNA特異性的定量控制，對VLP及其mRNA載荷的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)宿主的清晰生物學(xué)背景提出了更高要求。這一成果為基于VLP的mRNA遞送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù) ，對探索mRNA藥物及其遞送系統(tǒng)的全生物合成有積極意義。

武漢病毒所博士研究生馬春為該論文的第一作者，李峰研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及武漢市重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c04541