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2022年2月23日,基於tRNA療法專注於針對蛋白質功能障礙的藥物研發公司hC Bioscience(簡稱「hC Bio」)宣布完成2400萬美元的A輪融資。本輪融資由強大的投資者財團牽頭,包括ARCH Venture Partners、Takeda Ventures 和 8VC。
hC Bio正在推進兩個互補平台,其中一個叫PTCX(「Patch」)平台:「無義突變」或提前終止密碼子(PTC)導致蛋白質功能障礙,PTCX利用tRNA抑制遺傳密碼中的這種問題,從而產生正確的全長蛋白質。
另一個基於tRNA的平台名為SWTX(「Switch」),以針對錯義突變引起的疾病;SWTX旨在糾正導致疾病的蛋白質中的這種突變。
近兩年,專注於tRNA療法的創新藥企業在融資市場表現不俗:
Shape Therapeutics是一家專注於開發下一代RNA靶向療法的生物技術公司,2021年7月宣布完成1.12 億美元 B 輪融資;
ReCode Therapeutics主要利用 LNP 遞送技術開發一系列創新療法,公司針對囊性纖維化 (CF) 和原發性纖毛運動障礙 (PCD) 適應症已開展多項基於tRNA和mRNA的開發工作,2021年10月宣布完成了8000萬美元B輪融資;
2021年11月,著名生物醫療風投機構Flagship Pioneering宣布成立Alltrna公司,並投資5000萬美元,以開發創新tRNA治療藥物,用於治療由基因突變驅動的罕見和常見疾病。
此外,國內tRNA知名專家夏青也於2021年9月創立啟夏解碼生物,公司平台包括三個方向,分別是抑制性 tRNA 系統、密碼子擴展系統,以及小分子通讀系統,旨在攻克罕見病的無義突變治療。
轉運RNA(Transfer RNA,tRNA)是一種由76-90個核苷酸所組成的RNA,其3'端可以在氨酰-tRNA合成酶催化之下,接附特定種類的氨基酸。轉譯的過程中,tRNA可藉由自身的反密碼子識別mRNA上的密碼子,將該密碼子對應的氨基酸轉運至核糖體合成中的多肽鏈上。
在構成密碼子的 64 種核苷酸組合中,有 61 種編碼用於將氨基酸併入翻譯核糖體上正在生長的多肽鏈中,而三種(UAA、UAG 和 UGA)用於發出翻譯終止信號。將最初編碼氨基酸的密碼子轉換為終止密碼子之一的突變(通常是單核苷酸替換)稱為無義突變,會導致蛋白質編碼序列中出現提前終止PTC。翻譯在 PTC 處過早終止,會導致截短的蛋白質產生,該蛋白質沒有功能,甚至對細胞有害。無義突變占導致疾病的所有遺傳病變的 10%–15%,導致近 1000 種嚴重的遺傳疾病。
最新研究進展
2019年2月,University of Rochester的研究者Lueck等人在Nature Communications上發表題為「Engineered transfer RNAs forsuppression of premature termination codons」的文章。研究發現,由於給定的同源氨基酸(isoacceptors),存在多個具有獨特序列(isodecoders)的 tRNA 基因,導致在人類基因組中注釋了 >400 個 tRNA。研究者通過構建支持反密碼子工程化tRNA(ACE-tRNA)高通量克隆 (HTC) 和在遞送至哺乳動物細胞後使用發光定量測量 PTC 抑制的質粒體系,確定了具有高度抑制活性的 ACE-tRNA。
ACE-tRNA與篩選質粒
2021年6月,University of Hamburg的研究者Albers等人在Nature Communications上發表題為「Repurposing tRNAs for nonsensesuppression」 的文章。研究者從頭(de novo)設計了具有無義抑制效果的tRNA,可有效地抑制大腸桿菌中的UGA終止密碼子。此外,作者還以2.9Å的分辨率測定了當A位點與UGA終止密碼子結合時,候選tRNA及核糖體複合物的結構,並發現A位點配體(即tRNA或釋放因子RF)的不同性質可以誘導不同的終止密碼子構象,從而允許無義突變的糾正或遺傳密碼子擴展。
無義抑制tRNA結構
2021年11月,北京大學劉濤團隊與華東師範大學葉海峰團隊合作,在Nature Chemical Biology期刊發表了題為:Genetic-code-expandedcell-based therapy for treating diabetes in mice。研究者通過在胰島素基因上引入琥珀密碼子,並將氨酰tRNA合成酶和tRNA一同整合到哺乳動物細胞基因組中,構建了細胞治療系統,命名為 NATS系統 。在ncAA刺激下,氨酰tRNA合成酶催化形成ncAA-tRNA,然後ncAA-tRNA識別琥珀密碼子啟動胰島素的翻譯。研究人員比較了NATS系統和經典的轉錄水平調控開關的調控速度,結果證明,NATS系統接觸ncAA刺激1分鐘就足以激活蛋白翻譯,在加入ncAA刺激2小時後就可以檢測到目的蛋白表達。
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