Efficacy of Daily IV Administration of Dornase Alfa Up to 14 Days Post Subarachnoid Hemorrhage on Functional Independence At 6 Months: a PROBE Multicenter Open-label Randomized Controlled Trial

Subarachnoid hemorrhage due to aneurysm rupture (SAH) results in high mortality, while survivors frequently suffer reduced quality of life and even loss of autonomy, particularly in the active population. A significant proportion of this morbidity and mortality is linked to the occurrence of delayed cerebral ischemia (DCI), defined as a new focal neurological deficit or reduced level of consciousness unrelated to the treatment of the aneurysm or a concomitant condition.
DCI mainly occurs between days 4 and 14 after SAH, with an estimated incidence of 30%, and is significantly associated with an unfavorable functional prognosis at 3 months. Currently, the only treatment for post-SAH DCI is to prevent or reverse the onset of vasospasm, with limited efficacy, for example through nimodipine administration or hemodynamic optimization. However, according to existing data, vasospasm is not the only cause of DCI, as it may occur elsewhere than in the arterial territory affected by vasospasm, or even in the absence of any vasospasm at all. Recent reviews of the literature highlight the role of microvascular thrombo-inflammation in the pathophysiology of DCI.
This phenomenon begins as soon as SAH occurs, with the appearance of multiple microvascular obstructions responsible for ischemia of downstream territories and loss of distal autoregulatory capacity. Among the effectors of thrombo-inflammation, the NETose phenomenon (production of NETs - Neutrophil Extracellular Traps or extracellular DNA network) has recently been associated with the onset of DCI. Indeed, the concentration of NETs increases in the cerebrospinal fluid (CSF) and blood of SAH patients, and correlates with the severity of the hemorrhage. Furthermore, intravenous or intraperitoneal administration of DNAse in an animal model of SAH has been shown to reduce NET concentration and improve functional prognosis by acting directly on cerebral perfusion through the reduction of micro-thrombosis.
In humans, recombinant DNAse (dornase alfa, Pulmozyme®) has marketing authorization for inhaled administration in cystic fibrosis. The toxicology report accompanying the marketing authorization demonstrates the absence of serious side effects following administration of high IV doses of Pulmozyme® in monkeys and rats. Other studies evaluating IV administration of bovine DNAse at high doses report no complications.
In 1999, a study was published evaluating intravenous (IV) Pulmozyme® in lupus patients, reporting no serious adverse events (SAEs) among the 14 patients receiving the treatment. We are currently conducting a clinical trial of the same molecule in IV administration in patients treated with mechanical thrombectomy and IV thrombolysis for ischemic stroke (NCT04785066).
This study is the first randomized clinical trial to target NETs as effectors of the thrombo-inflammation responsible for post-HSA DCI.

开始日期2025-02-01

申办/合作机构

Fondation Ophtalmologique Adolphe de Rothschild

NCT05880524

/ Not yet recruiting临床2期IIT

Reduction of SystemiC Inflammation After Ischemic Stroke by Intravenous DNase Administration (ReSCInD)

The goal of this (monocentric, randomised, placebo-controlled single-blinded; phase 2) clinical trial is to test the hypothesis that DNase 1 administration leads to a reduction in systemic immune response measured in patients after acute ischaemic stroke compared to control treatment.
Participants will receive intravenous DNase 1 (500 µg/kg) or placebo (NaCl 0.9%) twice within 24±6 hours after symptom onset (last seen well). Blood samples will be taken at baseline, day 1 and 3. Personal visits will occur on baseline, day 1, 3 and discharge date. A telephone interview will be conducted on day 30±3.

开始日期2024-12-01

申办/合作机构

Ludwig-Maximilians-Universität München

[+2]

NCT04409925

/ Completed临床1期IIT

Phase I Pilot Study Investigating the Safety and Feasibility of Inhaled rhDNase1 and Its Impact on Neutrophil Extracellular Traps (NETs) in Non-Ventilated COVID-19 Infected Patients

This is a pilot study to investigate the safety and feasibility of rhDNase1 and its impact on neutrophil extracellular traps (NETs) in COVID-19 infected patients.

开始日期2020-12-25

申办/合作机构

Centre universitaire de santé McGill

[+3]

100 项与阿法链道酶相关的临床结果

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100 项与阿法链道酶相关的转化医学

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100 项与阿法链道酶相关的专利（医药）

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1,932

项与阿法链道酶相关的文献（医药）

2025-06-01·BIOMATERIALS

Inhalable DNase I@Au hybrid nanoparticles for radiation sensitization and metastasis inhibition by elimination of neutrophil extracellular traps

Article

作者: He, Jian ; Chen, Weiyu ; Sun, Yuchao ; Zheng, Yichun ; Zhou, Min ; Wang, Kai ; Wang, Yongfang

High-dose radiation therapy is a widely used clinical strategy to inhibit tumor growth. However, the rapid generation of excessive reactive oxygen species (ROS) triggers the formation of neutrophil extracellular traps (NETs), which capture free tumor cells in the bloodstream, promoting metastasis. In this study, we developed a hybrid nanoparticle composed of DNase I and gold (DNase I@Au) to enhance radiotherapy efficacy while mitigating metastasis by precisely eliminating NETs. The DNase I@Au nanoparticles, administered via aerosol inhalation, are efficiently delivered to lung tumor tissue, improving radiosensitization and reducing tumor size. Crucially, the nanoparticles could gradually release DNase I, effectively degrading ROS-induced NETs and preventing the interaction of free malignant cells with tumor sites or vasculature, thereby inhibiting metastasis. Therefore, we provide an enzyme and sensitizer co-loaded strategy that offers a promising approach to improve the therapeutic outcome of radiotherapy and reduce the risk of lung cancer metastasis under ROS stimulation.

2025-03-01·CELL AND TISSUE BANKING

Advances in preparation of acellular human dermis for tissue banking and transplantation

Article

作者: Barrera, Valentina ; Randles, Michael ; Stern, Irit ; Rooney, Paul

Abstract:

Non-healing wounds cost the National Health Service over £5.6 billion annually in wound management. Skin allografts are used to treat non-healing wounds, ulcers and burns, offering the best protection against infection. In order to allow host cells to repopulate and to avoid immunogenicity, cell components are removed through decellularisation. Decellularisation of human dermis has so far been performed in NHS Blood and Transplant using a combination of two enzymes (RNase T1 and the recombinant human DNase Pulmozyme)®. This study aims at validating a new method to remove DNA from donated dermis via the use of a single enzyme, Benzonase, known for its effectiveness of DNA digestion. Skin samples were decellularised by removing the epidermis, lysing of dermal cells, removal of cellular fragments by a detergent wash and removal of nucleic acids by a nuclease incubation with either Benzonase or Pulmozyme + RNase T1. DNA quantification with PicoGreen, as well as histology on wax-embedded biopsies, stained with DAPI and haemotoxylin and eosin, were performed. In vitro toxicity test on human osteosarcoma immortalised cells and skin fibroblasts, and biomechanical (tensile) testing, were also performed. The effectiveness of DNA digestion with the new methodology was comparable to previous procedure. Mean DNA removal percentage following decellularisation with Pulmozyme + RNase was 99.9% (3.83 ng/mg). Mean DNA removal percentage with Benzonase was 99.8% (9.97 ng/mg). Histology staining showed complete decellularisation following either method. Benzonase was proven to be non-toxic to both cell lines used, and a one-way Anova test showed no significant difference in neither stress nor strain between acellular dermal matrix decellularised with either Benzonase or Pulmozyme + RNase T1. Benzonase was able to effectively decellularise dermis after prior removal of epidermis. It performed just as well as the combination of Pulmozyme + RNase T1, but represents significant advantages in terms of cost effectiveness, procurement and storage; Benzonase has been successfully used in the decellularisation of other tissues, thus would be better for Tissue Banking use. Switching to this combined DNase/RNase can have far-reaching consequences in the production of acellular human dermal matrix by NHSBT and in the treatment of patients requiring it.

2025-02-01·JOURNAL OF PHARMACY TECHNOLOGY

Combination Dornase and Alteplase for Intra-abdominal Drain, Abscess, and Hematoma Clearance: A Retrospective Case Series

Article

作者: Nordbeck, Sarah ; Schultz, Michelle ; Patel, Jasmine ; Olsen, Megumi

Background::

Since the advent of the MIST2 trial, the combined instillation of dornase and alteplase has become an effective nonsurgical treatment option for empyema and pleural fluid collection. Percutaneous drainage of abdominal abscesses and fluid collections, rather than open surgical treatment, also has become commonplace. The are several case reports and studies on the use of fibrinolytics to drain abdominal fluid collections but no literature reporting use of both alteplase and dornase for abdominal administration.

Objective::

We present a case series from an academic medical center where dornase therapy was added to fibrinolytic therapy to treat intra-abdominal fluid collections, hematoma, and abdominal drainage catheters with low output.

Methods::

This is an institutional review board-approved retrospective case series of 13 patients who underwent combination use of alteplase and dornase via intra-abdominal route. The primary objective was to assess for increased drain output, reduction in size of the fluid collection, and adverse events.

Results::

Many patients had improved drain output after dornase-alteplase therapy. One patient had significant bleeding complications.

Conclusions::

All patients were discharged alive from the hospital. Clinical success was difficult to define due to variable goals of therapy. Further data are needed to establish the safety and efficacy of this practice, especially compared with intra-abdominal alteplase alone. Patients in our series generally received larger doses of alteplase than in prior studies due to use of dosing modeled on the MIST2 trial. Based on the limited experience of our study, we recommend holding therapeutic anticoagulation during the administration of intra-abdominal dornase-alteplase.

142

项与阿法链道酶相关的新闻（医药）

2025-01-16

·生物探索

Nature | 利用lentiMPRA技术解锁基因表达的秘密

引言在基因组研究领域，研究人员一直在努力揭示控制基因表达的复杂机制。这些机制的核心部分是转录调控元件（cis-regulatory elements, cCREs），它们如同基因表达的“开关”，决定了基因在何时、何地以及如何表达。然而，尽管研究人员已经发现了成千上万的潜在调控元件，许多关于它们功能和作用的谜团仍然未解。特别是，如何准确预测这些元件在不同细胞类型中的活动，以及它们如何影响基因的表达，仍然是一个巨大的挑战。为了填补这一知识空白，1月15日Nature的研究报道“Massively parallel characterization of transcriptional regulatory elements”，研究人员开发了创新的技术手段——大规模并行报告基因组活动测序（lentiMPRA）。这种技术可以同时测试成千上万的调控元件，并在细胞内观察它们的活性，从而为我们提供关于这些元件功能的前所未有的见解。通过lentiMPRA，研究人员能够以极高的精度评估这些元件在不同细胞类型中的表现，揭示其与基因表达之间的关系，甚至预测基因变异可能对细胞功能的影响。该研究的一个重要发现是，启动子和增强子这两类调控元件在不同细胞类型中的表现差异。启动子通常具有更强的定向偏好，能够作为基因表达的开关，而增强子则表现出更多的细胞类型特异性，调控着基因的活跃程度。研究人员进一步运用了机器学习模型，如MPRALegNet，来预测这些调控元件的活性，并且成功地揭示了调控元素如何通过不同的转录因子组合共同作用，调节基因表达。这种基于大规模数据的研究不仅为我们提供了一个更加清晰的基因调控图谱，还为理解基因变异与疾病之间的关系提供了新的思路。通过深入挖掘基因组中的调控信息，未来我们有望实现更加精准的基因编辑和疾病预测，为个性化医学的发展奠定基础。基因表达的“开关”：转录调控元件的奥秘基因的表达不仅仅依赖于基因本身的序列信息，还受到转录调控元件（regulatory elements, REs）的强大调控。转录调控元件就像是基因表达的“开关”，它们位于基因组的特定位置，通过与特定转录因子的结合，控制基因在何时、何地以及如何被激活。虽然这些调控元件在基因组中的分布极为广泛，已有的研究却只是揭示了它们的部分功能，许多细节仍然扑朔迷离。特别是如何理解这些“开关”在不同细胞类型中的行为，仍然是一个难题。该研究中，研究人员通过一种名为lentiMPRA的创新技术，对超过200,000个转录调控元件的功能进行大规模的并行检测，揭示了这些基因调控“开关”在不同细胞类型中的表现差异。研究显示，在HepG2（肝细胞）、K562（白血病细胞）和WTC11（诱导性多能干细胞）等三种细胞类型中，这些调控元件的活性差异显著。这种细胞特异性的调控元件活性是基因表达多样性和细胞功能差异的基础。从“黑箱”到明镜：lentiMPRA技术的突破传统的技术，如自转录活跃调控区测序（STARR-seq），虽然在某些方面取得了突破，但仍然存在显著的局限性。特别是，这些技术通常只能在少数几种细胞类型中进行实验，且常常依赖外源性载体（如质粒），导致其结果可能并不完全反映基因组内真实的调控活性。此外，许多细胞类型难以高效转染，限制了这些技术的广泛应用。为了解决这些问题，研究人员开发了创新的lentiMPRA（lentivirus-based Massively Parallel Reporter Assay）技术。与传统的技术不同，lentiMPRA利用慢病毒载体将成千上万的潜在转录调控元件直接插入细胞基因组内。这种“内源性”的插入方式不仅避免了质粒载体的局限，还能够保证调控元件在细胞内的活动更加接近自然状态。通过这种方法，研究人员能够在大规模并行的实验中精确地检测这些元件的活性。 lentiMPRA的创新之处在于，它能够在不同细胞类型中同时测试大量的转录调控元件，而无需依赖外源性转染或过度复杂的实验设置。具体来说，研究人员在实验中利用独特的条形码技术，每个调控元件都带有一个特定的条形码标签，这使得研究人员能够在高通量测序中追踪到每个调控元件的RNA和DNA表达水平，从而计算出其活性得分。通过这种方式，lentiMPRA技术为研究人员提供了前所未有的能力，不仅能够在细胞内精确检测成千上万的调控元件活性，还能系统地揭示这些元件如何在不同的细胞环境中发挥作用。 lentiMPRA技术在三种细胞类型中的应用（Credit: Nature） lentiMPRA策略（图a）：lentiMPRA技术的策略是将数千个候选转录调控元件（cCREs），包括潜在增强子（通过DNase敏感区标记）和启动子（以转录起始位点（TSS）为中心），插入到一个报告质粒中，并使用条形码标记这些元件。通过慢病毒载体将这些质粒导入细胞中，然后通过高通量测序分析整合的DNA和转录的RNA条形码，从而定量评估cCRE的活性。这种方法能够在大规模的实验中同时评估不同调控元件在细胞中的功能。 HepG2、K562和WTC11库的组成（图b）：展示了三个细胞系（HepG2、K562和WTC11）使用的lentiMPRA库的组成。每个库中包含了成千上万的潜在增强子和启动子、负控制组和正控制组。不同方向的条形码被用来标记实验元件，并且每种元件的类型和数量在图中有所标注。通过这种方式，研究人员可以比较不同细胞类型中调控元件的活性。元件活性的比较（图c）：展示了不同调控元件的活性分布，活性是通过log2转化的RNA/DNA比值来衡量的。通过小提琴图，研究人员比较了启动子、增强子以及随机重排组（shuffled category）的活性分布。统计分析显示，启动子和增强子相较于随机重排组具有显著不同的活性分布（P < 10−8）。这种活性差异表明，启动子和增强子在细胞中扮演着重要的调控角色，而lentiMPRA技术则能够精确地量化这些元件的活性。启动子与增强子的对比：基因调控的双重角色启动子和增强子作为两类关键的转录调控元件，各自承担着不同的角色，且在不同细胞类型中展现出各自独特的作用。启动子是基因表达的“开关”，位于基因的转录起始点附近，它们的主要任务是启动基因的转录过程。启动子通常具有较强的定向性，一旦激活，就会启动下游基因的转录。而增强子则更像是基因表达的“调节器”，通过与启动子互相作用，增强基因的表达水平。增强子常常位于基因的远离转录起始点的区域，它们并不直接决定基因的转录起始，而是通过与启动子的协同作用，提升特定基因的表达强度。通过lentiMPRA技术，研究人员发现启动子和增强子在不同细胞类型中的表现差异显著。在HepG2、K562和WTC11等细胞中，启动子表现出较为一致的高活性，其“开关”功能不受细胞类型的显著影响。特别是在细胞内的转录启动子区域，研究表明这些区域的200碱基核心序列能够非常精准地控制基因的表达，且其转录活动与细胞的基本功能密切相关。这也解释了为何启动子能够作为基因表达的核心调控“开关”，在不同细胞中发挥着类似的作用。相比之下，增强子则在细胞类型之间展现出更强的特异性。研究发现，某些增强子在K562细胞中展现出显著的调控活性，而在其他细胞类型中却表现较弱。这表明增强子的活性不仅与其与启动子的相互作用密切相关，还受到细胞类型特异性因素的调控。因此，增强子不仅仅是一个增强信号的元素，它们还是细胞类型特异性基因调控的关键因素，决定了细胞如何在特定环境下激活或抑制基因表达。细胞类型如何决定基因调控：多细胞研究的发现在该研究中，研究人员选择了三种代表性细胞类型：HepG2（肝细胞系）、K562（白血病细胞系）和WTC11（诱导性多能干细胞系），以探索转录调控元件在不同细胞类型中的活性差异。这三种细胞类型不仅在生物学功能上存在差异，而且在基因调控的方式和机制上也呈现出各自的特点。通过lentiMPRA，研究人员能够系统地比较这些细胞中的调控元件活性，揭示了细胞类型如何影响基因表达的精细调控。在HepG2细胞中，研究发现大量的启动子和增强子具有较高的活性，且这些活性在不同的重复实验中保持一致。这表明，HepG2细胞作为肝细胞系，其基因表达调控较为稳定，调控元件的活性较少受到细胞外部因素的干扰。而在K562细胞中，调控元件的表现则展示了更为复杂的特性，尤其是增强子在调控基因表达中的作用更加突出。K562细胞作为白血病细胞，其转录调控元件的活性在细胞的增殖和分化过程中发生了显著变化，这种变化可能与细胞类型特异性功能的需求密切相关。 WTC11细胞作为诱导性多能干细胞，展现了与HepG2和K562细胞不同的基因调控模式。与其他细胞类型相比，WTC11细胞的调控元件在不同实验中的活性波动较大，尤其是在增强子活性方面，表现出了更为显著的细胞类型特异性。这表明，作为多能干细胞，WTC11细胞的基因调控网络可能处于一个更加灵活和动态的状态，能够根据外部环境或内在条件的变化来调整基因表达。这些差异揭示了细胞特异性在基因调控中的重要性。不同细胞类型对调控元件的响应差异，反映了细胞在维持自身特定功能和适应环境变化时对基因表达的精确控制。研究表明，虽然调控元件本身具有一定的普遍性，但它们在不同细胞类型中的作用和活性，决定了基因在不同组织和生理状态下的差异性表达。机器学习的力量：MPRALegNet如何预测调控元件的活性在基因调控研究中，解读大量调控元件的活性和功能一直是一项极具挑战性的任务。随着技术的进步，传统的实验方法已经无法满足对大规模基因组数据进行高效分析的需求。幸运的是，机器学习技术，特别是深度学习模型，如MPRALegNet，正在为基因调控数据的解析提供强有力的支持。这些模型通过对基因调控元件的深入学习，能够识别出影响调控元件活性的重要特征，极大地提高了研究的效率和准确性。 MPRALegNet是一个基于卷积神经网络（CNN）的深度学习模型，专门用于从基因组序列中预测转录调控元件的活性。在该研究中，研究人员使用MPRALegNet模型分析了超过200,000个调控元件的数据，发现其在不同细胞类型中的表现和调控机制。这种深度学习模型通过提取DNA序列中的关键生物学信息，能够预测哪些调控元件会在特定细胞类型中表现出较高的活性。例如，MPRALegNet不仅能识别出调控元件的活性水平，还能揭示其可能与哪些转录因子结合，从而影响基因的表达。通过对比传统的生物化学模型，MPRALegNet显示出了更高的准确性和预测能力。在多轮交叉验证中，MPRALegNet在预测调控元件活性时的Pearson相关系数达到了0.83，远超传统方法。其强大的学习能力使得它能够识别出在调控元件中发挥重要作用的转录因子结合位点，这些位点通常是基因调控的关键元件。例如，模型成功识别了与启动子和增强子结合的转录因子家庭，如KLF家族、ETS家族等，这些因子在不同细胞类型中的活动具有显著差异。 MPRALegNet的优势不仅体现在对调控元件活性的准确预测上，还在于其能够系统地发现新的转录因子结合位点，推动了我们对基因调控网络的理解。这些发现为进一步探索基因调控的复杂机制提供了新的工具，尤其是在疾病研究和个性化医疗中，深度学习模型的应用展现了巨大的潜力。变异如何影响基因调控：从疾病研究到个性化医学基因变异不仅直接改变了编码蛋白的基因序列，还可能通过影响转录调控元件的功能，进而改变基因的表达水平，从而引发一系列疾病。这类变异通常发生在非编码区域，尤其是调控元件，如增强子和启动子，这些区域在基因表达的调控中扮演着至关重要的角色。尽管大多数基因变异位于这些非编码区域，但它们的影响可能比编码区变异更为广泛和深远。GWAS揭示，许多与常见疾病相关的遗传变异实际上位于调控元件中，而这些变异通过改变调控元件的活性，进而影响目标基因的表达。在该研究中，lentiMPRA技术为研究这些基因变异的具体机制提供了新的途径。通过使用lentiMPRA，研究人员能够高效地在细胞内测试调控元件的功能，并观察基因变异对这些元件活性的影响。这种技术能够精确评估每个调控元件在基因组中的活性，同时为每个元件提供具体的条形码标签，使得研究人员可以追踪和分析不同基因变异对元件功能的影响。例如，位于RBM38基因内的变异，通过干扰其调控元件的功能，显著影响基因的表达，从而可能导致相关疾病的发生。机器学习模型，如MPRALegNet，也在这方面发挥了重要作用。通过对大量基因调控数据的学习，MPRALegNet能够预测基因变异如何影响调控元件的功能，并且帮助研究人员识别潜在的致病变异。这些模型通过深入分析DNA序列的变化，揭示了哪些变异可能会引起基因表达的异常变化，进一步影响细胞的功能或导致疾病的发生。通过这种方式，lentiMPRA和机器学习的结合为个性化医学的发展提供了重要的工具，能够帮助预测和诊断特定基因变异对个体健康的具体影响，为未来的精准医疗提供了数据支持。基因调控研究正处于快速发展的前沿，随着技术的不断进步，研究人员已经能够以前所未有的方式探索基因组的功能。然而，该研究依然面临着许多挑战和未知的领域。未来，随着对调控元件功能的深入理解，我们将能够更加全面地解码基因组，揭示基因表达如何在不同的生物学背景下得到精确调控。参考文献 Agarwal, V., Inoue, F., Schubach, M. et al. Massively parallel characterization of transcriptional regulatory elements. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08430-9 责编|探索君排版|探索君转载请注明来源于【生物探索】声明：本文仅用于分享，不代表平台立场，如涉及版权等问题，请尽快联系我们，我们第一时间更正，谢谢！ End 往期精选围观 Science | 免疫系统如何挑选抗体中的“尖兵”? 热文 Nature Aging | 衰老可以被逆转吗？从血液标志物揭示抗衰老的可能性热文 Cell | 肠道微生物如何影响肺部健康？“肠-肺轴”的免疫调控奥秘热文 Cell | 突破感官边界：触觉与听觉信号整合的全新发现热文 Nature Aging | 抗衰老的新方向：GD3能否成为治疗突破口？

基因疗法核酸药物

2024-12-24

·生物制品圈

打造下一代疗法：当mRNA 遇到合成生物学

基于mRNA的治疗策略主要依赖于mRNA分子的天然功能，即提供编码蛋白质所需的遗传信息。为了提升这些治疗手段的效率并减少潜在的副作用，研究者们正在积极探索mRNA分子的特性及其传递方法的改进，以期达到更佳的治疗效果。在mRNA治疗领域，工具的开发正朝着提高靶向性、调节性和临床适用性方向发展。尽管现有研究正致力于优化传统方法，但同样也有必要探索创新策略，以充分发挥mRNA治疗的潜力。本文将探讨合成生物学在mRNA治疗中的应用前景，包括模块化自组装mRNA纳米颗粒、在单个mRNA分子上构建逻辑门等创新概念。 mRNA作为生命科学中的核心分子，扮演着至关重要的角色。它位于遗传信息流的中心，负责将DNA中的遗传密码转录成能够指导蛋白质合成的信使。这一过程不仅体现了从DNA到蛋白质的直接联系，而且通过蛋白质的多样性和它们与众多有机与无机分子的相互作用，构建了一个复杂的生物活性网络，这是生命活力的根本。在这个网络中，mRNA作为信息传递的关键媒介，受到了科研界的极大关注，并激发了对其操作和应用的深入研究。经典mRNA分子的结构由四个关键部分组成：5′端帽子结构、5′非翻译区（5′UTR）、编码区（ORF），以及3′端非翻译区（3′UTR）和Poly(A)尾巴。5′端帽子结构是真核生物mRNA上一种保守的修饰，它不仅在蛋白质合成的启动过程中起到关键作用，还作为一道屏障保护mRNA免受外切酶的降解。非翻译区位于编码序列的两端，虽然不直接编码蛋白质，但在调控mRNA的翻译效率和稳定性方面发挥着重要作用。5′UTR是核糖体结合的区域，对翻译起始至关重要，而3′UTR则含有调控mRNA的亚细胞定位、蛋白质折叠和稳定性的元件。编码区包含决定蛋白质氨基酸序列的密码子，密码子的选择对翻译效率有显著影响。研究显示，偏好使用频繁的同义密码子和密码子使用偏向性可以通过增加特定tRNA的重用或提高局部tRNA的浓度来增强翻译效率。Poly(A)尾巴由一系列腺苷酸组成，它与5′端帽子结构相互作用，促进mRNA的环化，对mRNA的翻译和稳定性起到关键作用。与此不同的是，环状RNA（circRNA）作为一种新发现的非规范剪接产物，其结构和功能与线性mRNA有所不同，为mRNA研究领域带来了新的视角。为了充分发挥mRNA作为治疗药物的潜力，科研工作集中在深入理解、改进和优化构成经典mRNA分子的主要成分。目前已经开发出多种加帽技术，例如抗逆帽类似物（ARCA）和CleanCap，这些技术能够增强mRNA的稳定性和翻译效率。人类α和β珠蛋白基因的UTR因其高效的翻译和稳定性而被广泛应用于mRNA合成。此外，UTR的设计也考虑了二级结构，以增强mRNA的稳定性或优先翻译性，如核糖开关，这在治疗应用中尤为重要。对于Poly(A)尾，研究已经确定了其长度对mRNA表达和稳定性的影响，并找到了最佳长度，以减少因尾部缩短和过度腺苷酸化导致的mRNA衰减。除了mRNA成分的研究，核苷修饰如假尿苷和N1-甲基胞嘧啶已被证实能够产生更稳定的mRNA。这些修饰降低了蛋白激酶R（PKR）的活性，从而减少了PKR介导的翻译起始因子亚基的磷酸化，降低了细胞的翻译能力，同时增强了对RNase L的抗性，并减少了促炎细胞因子的释放。然而，如果没有有效的递送方法，即使mRNA操作得当，也难以实现预期的治疗效果并减少潜在的副作用。裸露的mRNA递送由于核酸酶的降解而效果不佳，导致大部分mRNA无法到达靶细胞。即使到达的mRNA也往往通过脂质筏——洞穴状结构进入细胞，并在溶酶体中积累，导致降解，只有极少量的mRNA能够逃脱溶酶体并到达翻译机制。为了解决这些挑战，已经开发了多种mRNA递送方法，包括脂质纳米颗粒（LNP）、聚合物和细胞穿透肽（CPP）。LNP是最先进的mRNA递送系统之一，通过内吞作用促进细胞转染，由可电离的阳离子脂质、磷脂、胆固醇和聚乙二醇（PEG）组成。在聚合物中，聚乙烯亚胺（PEI）和聚（β-氨基）酯（PBAE）是最常用的材料。鱼精蛋白作为一种CPP的阳离子肽，已被广泛研究，作为细胞内mRNA递送的有前途的工具。鱼精蛋白通过结合有效地保护mRNA载荷免受核糖核酸酶的降解，并促进其安全运输到细胞质中，使其常用于基因治疗和基于mRNA的治疗。这些递送策略的发展对于实现mRNA治疗的临床应用至关重要。 mRNA分子的研究进展和递送技术的革新，极大地推动了mRNA技术从实验室到临床应用的转变。众多精心设计的mRNA治疗方案已进入不同阶段的临床试验，为多种健康挑战提供了治疗途径。针对COVID-19的数种疫苗已获得批准，而针对狂犬病、流感和急性HIV感染等其他病毒的疫苗研究仍在临床试验阶段。同时，针对黑色素瘤、神经胶质瘤、霍奇金淋巴瘤等癌症，囊性纤维化等遗传性疾病，以及以2型糖尿病为代表的代谢性疾病和心血管疾病的mRNA癌症免疫疗法的临床试验也在积极进行。这些药物正处于I期和II期试验阶段，彰显了mRNA治疗策略的巨大潜力。 mRNA技术与合成生物学的结合，加之计算机技术的假定进步，预示着未来二十年mRNA治疗策略和应用的广阔前景。这种跨学科的融合为开发新的治疗手段和医疗策略提供了巨大的潜力。 mRNA 疗法的现状在mRNA疗法领域，基于mRNA在中心法则中的核心作用——即编码蛋白质的表达——取得了显著进展。这一进展为多种应用奠定了基础，其中翻译是关键步骤。以下是mRNA疗法的几个关键应用领域：1. 蛋白质替代疗法 mRNA疗法在慢性疾病治疗中的一个重要应用是蛋白质替代，特别是在糖尿病、贫血和心肌梗死等疾病中。通过将编码特定蛋白质的mRNA递送到目标细胞，可以实现这些蛋白质的局部表达，从而补偿蛋白质的缺失或不足。2. 癌症免疫疗法基于mRNA的癌症免疫疗法通过递送编码癌症特异性抗原的mRNA，触发机体对恶性肿瘤的免疫反应。此外，还可以通过递送编码嵌合抗原受体（CAR）的mRNA直接转染免疫细胞，增强其对癌细胞的识别和杀伤能力。3. 基因组工程 mRNA在基因组工程中也发挥着重要作用，通过表达核酸酶（如ZFN、TALEN或Cas9）来诱导靶向基因修饰。这些技术可以用来修复遗传缺陷或引入新的遗传特征。4. 细胞遗传重编程 mRNA还被用于细胞的遗传重编程，通过表达关键转录因子增强细胞的多能性，这对于再生医学和细胞治疗具有重要意义。5. 反义寡核苷酸（ASO）和RNA干扰（RNAi）疗法与基于mRNA的疗法不同，ASO和RNAi疗法不是通过递送mRNA来编码特定蛋白质，而是通过调节细胞内现有mRNA分子的水平来发挥作用。在ASO疗法中，短单链核苷酸与互补的RNA序列结合，形成DNA-RNA双链，被RNase H酶识别并切割RNA链，导致目标mRNA降解，从而下调目标基因的表达。RNAi疗法则通过引入单链或双链RNA分子，由RISC复合物处理并引导其靶向特定mRNA分子，导致其降解，下调相应基因表达。6. 治疗潜力 ASO和RNAi疗法是基因调控的宝贵工具，已显示出用于各种治疗应用的潜力。特别是ASO疗法，可用于外显子跳跃，纠正特定外显子上的突变，帮助恢复开放阅读框，可能治疗遗传疾病。这些方法提供了调节基因表达的替代方法，有望治疗多种疾病。综上所述，mRNA疗法及其相关技术在医学领域中的应用前景广阔，不仅能够提供新的治疗手段，还能够为基因调控和基因治疗提供新的策略。随着技术的不断进步和研究的深入，这些疗法有望为多种疾病的治疗带来革命性的变革。利用mRNA技术开发的COVID-19疫苗是该技术应用的一个典型例子，该疫苗通过体外合成mRNA来在体内表达病毒抗原。这些研究的成果为mRNA生物制品的市场化提供了动力。但在这些应用能够完全发挥其潜力之前，必须解决一些技术难题。 mRNA 疗法的安全性使用mRNA作为治疗手段并非新概念，正如Robert W. Malone在1989年所展示的，脂质体包裹的mRNA能够在培养的真核细胞中被翻译。尽管这项研究具有开创性，基于mRNA的治疗策略的发展和应用却耗费了近三十年。这种进展的缓慢主要是由于对mRNA特性的认识不足。 mRNA分子本身易于被普遍存在的核糖核酸酶降解，并且在pH值超过6的环境中容易发生水解。此外，缺乏合适载体的情况下，mRNA穿透细胞膜进入细胞质并表达其编码蛋白的几率极低，概率不足1/10000。同时，mRNA的免疫原性问题也对体内研究的有效性构成了挑战。针对mRNA的这些特性，大量研究正集中于开发递送系统和实施GMP标准，以制造用于治疗的体外转录mRNA。解决mRNA稳定性、细胞内摄取和免疫原性的问题，对于促进基于mRNA的治疗技术的发展至关重要。根据EMA和FDA的规定，遵循mRNA的优良生产规范（GMP）对于保障治疗性产品的安全性与品质至关重要。GMP指南强调，试剂应避免使用动物源性成分，或在必须使用时进行详尽的分析与检测，以预防在传统治疗制备过程中可能出现的非预期安全问题。在体外转录mRNA的过程中，通常采用DNA模板，例如质粒DNA或PCR产物。依据研究的规模，生产流程包含多个环节，例如DNase消化、LiCl沉淀以及反向FPLC，这些步骤旨在提纯单链mRNA并清除所有残留的DNA、酶类、NTPs以及双链mRNA。这些严格的纯化措施对于确保最终mRNA产品的纯净度和无污染至关重要。与活病毒、病毒载体、灭活病毒及蛋白质亚单位等其他技术平台相较，mRNA疫苗的生产周期显著缩短，有效降低了生物和化学污染的风险。以BionTech针对SARS-CoV-2开发的mRNA疫苗为例，其生产过程完全遵循GMP标准，在认证的设施中进行。每批疫苗均需经过污染物和有毒物质的标准检测，并出具相应的检测报告，以确保疫苗的安全性和质量。相较于活病毒、病毒载体、灭活病毒和蛋白质亚单位疫苗，mRNA疫苗的生产周期更短，这有助于减少生物和化学污染的潜在风险。对于mRNA疫苗而言，其脂质载体的选择性分布至特定组织是经过精心设计的。这种选择性主要通过筛选脂质库来实现，以评估其对组织的偏好性。实验数据揭示，当注射含有mRNA的脂质纳米颗粒（LNPs）时，大约75%的颗粒会留在注射部位，大约21%会积聚在肝脏，而不到1%会分布到脾脏。这些发现强调了纯化步骤在确保mRNA产品无污染方面的重要性。确实，mRNA疫苗的特性决定了它们在触发体内抗原呈递后会被清除。这一过程主要是由细胞内的核糖核酸酶（RNases）和mRNA较短的半衰期所驱动。与DNA疫苗不同，mRNA分子不进入细胞核，因此不会在细胞核内进行翻译，这意味着它们不会与人类基因组发生整合。因此，接种mRNA疫苗不会带来长期基因突变的风险。综合考虑，这些疫苗中精细设计的脂质载体结合mRNA分子的特性，提供了一种既安全又有效的激发免疫反应的途径，同时避免了对人体基因组造成任何长期改变的风险。 SARS-CoV-2 mRNA疫苗的临床研究结果表明，其副作用通常轻微且短暂，这暗示了mRNA疫苗方法的高安全性。总体来看，严谨的生产流程和临床安全数据为mRNA疗法的安全性提供了支持，这使得mRNA疗法成为了一种有前景且安全的医疗手段，适用于包括疫苗和基因疗法在内的多种治疗领域。尽管存在一些伪科学的说法，但由于人体细胞内缺乏逆转录酶，mRNA疗法无法整合入宿主基因组。所有支持这些伪科学观点的实验（遗憾的是，有些已经发表）都是具有误导性或设计不当的，最终都未能站得住脚。科学的本质在于通过合理的实验设计来探究事实真相。缺乏对照组的实验设计或不当/操纵性的实验并不能代表科学探索的真正含义。推进 mRNA 技术：当前的差距和研究目前，经临床批准的mRNA技术尚存在一些限制，包括缺乏对特定细胞类型的精准靶向、产品表达水平的调节能力，以及在细胞内的持久表达特性。这些限制通常导致需要大量注射mRNA以及频繁的接种。科研人员正在积极探索解决这些限制的新方法，以推动mRNA治疗领域的进步。一个活跃的研究领域集中在将mRNA疗法精确递送到特定的细胞类型，特别是在优化脂质纳米颗粒（LNP）的配方上。LNP由阳离子可电离脂质、磷脂、胆固醇和聚乙二醇（PEG）组成，对mRNA疫苗的效能发挥着关键作用。尽管如此，由于个体间的差异，LNP可能触发超敏反应和免疫介导的不良事件。因此，对LNP进行优化是必要的，这有助于减少在体内特定区域的积聚，并避免LNP成分激活补体系统。虽然许多研究者通过筛选脂质库来寻找能够被目标细胞吸收的脂质组合，但也出现了一些创新的解决方案，比如在LNP表面附加蛋白质，以限制mRNA载LNP的细胞趋向性。一种这样的方法是利用名为ASSET的膜锚定单链抗体片段（scFv）将抗体固定在LNP上，使得LNP能够针对表达CD3、CD5或β7整合素的不同白细胞。另一项研究展示了通过在携带mRNA编码信息的LNP表面进行修饰，实现了对T细胞的靶向性，通过CD5特异性抗体对T细胞进行重编程，促进体内CAR-T细胞的产生。 mRNA疗法的调控也受到顺式作用元件和反式作用因子的影响，包括剪接因子、RNA结合蛋白以及依赖于miRNA的内源性mRNA调控机制。这些因素为mRNA疗法提供了额外的调控节点。可变剪接在调控基因表达中扮演着关键角色，mRNA的剪接异构体或特定蛋白质水平的变化可以直接决定蛋白质的最终功能。以纤连蛋白（FN1）为例，其可变剪接模式能够改变溶解性与细胞定位，进而影响其在生物体内的功能。为了实现对特定细胞类型的精准表达，可以通过修改mRNA分子，引入特定的调控元件。其中一种可变剪接的应用是剪接连接表达设计（SLED），它允许对蛋白质合成进行更精细的调控。SLED通过利用细胞类型特有的剪接位点，在编码序列中引入移码，从而根据细胞的剪接特性表达不同的蛋白质。这种方法使得mRNA疗法能够根据特定细胞类型的剪接模式来定制蛋白质的表达。 miRNA在基因的转录后调控中扮演着关键角色。Lockhart等研究者借鉴miRNA的天然功能，控制p27蛋白编码mRNA的降解过程，特别是在内皮细胞中。他们通过这种策略，成功实现了在血管平滑肌细胞中的目标表达。总体来看，这些精细的调控机制能够精确调控mRNA疗法的表达，实现对特定细胞类型和组织的靶向治疗。这种精密的方法有望为多种疾病开发出高度个性化且有效的治疗策略。此外，基于蛋白质的mRNA递送系统和真核生物中的立足点开关提供了额外的策略，这些可以通过进一步的研究来增强所应用mRNA疗法的特异性和效果。注射后mRNA在体内的活性调节是确保mRNA治疗策略安全性的一个关键因素。与Her-2靶向的过继细胞疗法相关的严重事件突显了对复杂生物制剂进行外部控制的必要性，并强调了对潜在严重副作用进行谨慎管理的重要性。为解决这一挑战，研究人员正在探索包括设计可自我复制的RNA分子在内的多种方法，这些分子可以通过FDA批准的小分子药物（例如甲氧苄啶）进行调控和剂量调整，从而实现对mRNA表达水平和治疗效果的微调。提升转染细胞内应用的mRNA的稳定性可以减少所需的mRNA总量，同时保持治疗效果。如前文所述，当前研究正致力于通过优化mRNA分子的各个区域（包括5′非翻译区、3′非翻译区、5′帽结构和Poly(A)尾）来延长mRNA的半衰期。在Wesselhoeft等人的一项研究中，他们提出了一种新策略，即将含有IRES的RNA环化，形成环状RNA（circRNA）。研究发现，含IRES的环化RNA的表达效率与线性mRNA相当。在后续研究中，circRNA显示出对Rig-I等先天免疫分子的惰性，不会引起TLR的过度激活。此外，Chen等人还证实，通过合理设计circRNA可以增强其翻译效率和整体稳定性。这些研究成果为改进mRNA疗法并提高其长期有效治疗的潜力提供了重要的指导。当前的研究致力于解决mRNA治疗策略的三个关键问题：特异性、可调节性和持久性。这些研究进展预示着未来我们能够开发出更少副作用、更低注射频率、更高安全性和更有效的治疗方案。将合成生物学引入 mRNA 技术确实，缩小mRNA技术差距的工作主要集中在利用mRNA分子的内在特性，尤其是其在细胞内的翻译机制。科研人员正致力于通过直接修改mRNA或优化递送系统来实现预期的治疗效果。在mRNA治疗领域，过去20年的研究主要集中在利用mRNA的固有特性。然而，通过融入合成生物学的理念，研究人员现在能够通过引入非天然成分来重新构想或重新设计这些天然特性。这种将天然属性与合成元素结合的策略有可能显著提升mRNA治疗的潜力。虽然这一转变看似具有革命性，但实际上它更多地代表了方法论的整合。将天然和合成方法相结合是合成生物学的核心，预计在未来几十年内将引领mRNA治疗的新浪潮。本项工作探讨了两种不同的策略，阐释了这种整合如何彻底改变基于mRNA的治疗应用。这些策略展示了如何通过增强mRNA治疗的效果、特异性和安全性，使其成为治疗多种疾病的创新方案的先锋。无需脂质纳米颗粒的自组装 mRNA mRNA治疗技术主要包含两个关键组成部分：mRNA分子及其递送系统。这两个要素均经过了深入的优化，以确保在多种医疗应用中实现预期的疗效。mRNA分子负责编码目标蛋白质，而递送系统则确保mRNA能够高效地进入目标细胞，同时避免被核酸酶分解。在mRNA治疗技术的研发中，对这两个组成部分的优化是至关重要的，它们共同决定了治疗效果的有效性和高效性。利用合成生物学的策略，可以简化mRNA疗法的优化流程，将mRNA分子设计成兼具编码和递送功能的单一实体。这种方法有望将原本需要优化的两个要素简化为一个，即mRNA分子本身。核酸（例如DNA和RNA）因其能够结合和传递其他分子而受到广泛关注，它们作为递送载体的潜力正在被积极探索。研究表明，尽管结构复杂的自组装mRNA分子对核糖体的可接近性较低，但它们仍具备翻译能力。通过结合mRNA的非自然负载和自组装特性，以及其天然的翻译能力，可以开发出一种集成化的mRNA疗法。这种集成化的方法不仅简化了研发和优化流程，而且可能为多种医疗状况提供更有效的治疗方案。的确，mRNA分子内部核苷酸间的非共价相互作用能够形成特定的三维结构，这些结构可以被特定的细胞受体识别，与适体-蛋白质相互作用类似。这种精确的靶向和递送机制能够增强mRNA疗法的专一性和效率。控制核酸空间结构的能力，通过非共价相互作用，是一个充满潜力的研究领域，它在医学的多个分支中展现出广泛的应用前景。这一特性确保了mRNA治疗的精确靶向性。为了构建一个具备适体结构以识别并结合靶标受体的mRNA支架，设计成纳米颗粒以保护mRNA免受降解，并搭载可替换的编码序列以适应多样的应用场景，必须进一步发展用于精确控制mRNA空间结构的计算方法（见图1）。将合成生物学的原理融入mRNA治疗策略是至关重要的，并且具有巨大的发展潜力。这种整合允许我们将自然组件重新组合，构建出非天然的系统，进而优化mRNA的递送和翻译效率，以提升治疗效果。通过这种方法，可以精确调控mRNA的结构和功能，实现对治疗分子的精准递送，为治疗多种疾病提供了新的可能性。图1. 自组装 mRNA 纳米颗粒的设计。在计算机上对 mRNA序列进行修饰对于实现靶向性、不可降解性和可互换性至关重要。当设计的 mRNA 在体外转录时，自组装过程同步发生。除此之外，自组装的 mRNA 将是可改变的适体，以触发进入特定细胞类型。颗粒的致密性将防止降解。在纳米颗粒内部，转换将根据目的应用进行切换。这种设计的模块化将为基于 mRNA 的治疗提供加速。单个 mRNA 分子的遗传逻辑门合成生物学的另一个关键研究方向是通过合成组件的引入，对自然系统进行重新设计，以实现对这些系统的全面控制。利用计算机工程对非天然部件进行设计，可以对基础的自然系统进行重构，将自然界的元素与人工合成的元素相融合，打造出具有更高控制力和实用性的全新系统。原核生物和真核生物中的合成开关均依赖于中心法则的自然机制，但它们具有非传统的调控元件。这些基因表达的合成开关能够精确控制，并且在多种应用场景中得到了研究。人们还探索了构建能够响应特定输入并产生预期输出的生物逻辑网络。尽管大多数研究都集中在基于DNA的方法上，但这些系统在诊断和治疗方面的应用也得到了探索。然而，基于DNA的回路存在一些缺点，例如非暂时性的激活、细胞内定位的需求以及基因组整合的风险。鉴于这些限制，核酸结构的创新，特别是CRISPR-Cas技术的发展、eToehold概念以及反式帽独立翻译元件的发现，可能会将研究重点从基于DNA的生物回路转移到基于RNA的诊断和治疗工具。最近，Santangelo和Gersbach实验室的研究展示了一种基于mRNA的治疗方法。他们证实，装载有嵌合dCas9蛋白编码序列的mRNA，通过LNP载体传递，可以直接从基因组转录激活基因表达。这种激活是通过体内sgRNA的精确靶向实现的。这一进展开辟了使用RNA靶向嵌合dCas13蛋白来控制翻译的可能性，以及潜在的基于RNA的电路设计，具有与反式帽独立翻译元件相同的协同作用，可能在体内研究中得到应用。尽管基于RNA的生物电路可能面临稳定性和与电路工作原理兼容性的挑战，例如RNA的水解可能导致脱帽或整体降解为脱腺苷酸RNA，但将基于DNA的电路整合到单一mRNA分子中，并减轻与DNA相关的缺点，可能成为一种有前景的策略。这种方法为RNA基生物电路在诊断和治疗领域的更广泛应用提供了新的可能性。与门（And Gate）在构建单分子mRNA门控电路时，需整合三个不同的eToehold区域以精确调控Csy4核酸酶、Cas13a核酸酶及目标基因的表达（参见图2）。该生物电路设计依托于两种miRNA输入，它们的特定组合赋予了对目标细胞的专一性识别能力。图 2. 通过单个 mRNA 分子的与门。将 mRNA 分子（左上）递送至细胞后，细胞中 miRNA1 的存在导致 Csy4 酶翻译以切割其识别位点，而 miRNA2 的存在导致 Cas13a 酶的表达。Csy4 的切割释放出 Cas13a 的 crRNA，并导致激活剂 RNA 片段脱离以激活目的基因的翻译。表达目的基因所需的唯一条件是必须在细胞中同时找到两种 miRNA。 miRNA1 的存在触发了 Csy4 CRISPR 核酸酶的表达。而 miRNA2 的存在则诱导了 Cas13a 核酸酶的翻译过程。在含有这两种miRNA的细胞中，两种核酸酶将被同步表达。Csy4 核酸酶通过消化 Csy4 的识别位点上的 mRNA，导致与 Cas13a 核酸酶结合的 crRNA 被释放，这一过程在 mRNA 的红色片段中有所体现。随后，Cas13a 核酸酶与其 crRNA 能够识别并切割 crRNA 的目标位点，该位点在激活 RNA 片段的红色区域中被标识。crRNA 的释放使得激活 RNA 片段得以激活目标基因的表达。该生物电路的核心特性在于，若细胞内缺失任一miRNA，系统便无法合成最终产物——目标基因。这一设计确保了目标基因的表达受到精确调控，并且仅在两种miRNA共同存在时发生，从而赋予了对特定目标细胞的专一性。总体来看，这种基于单个mRNA分子的逻辑门电路提供了一种机制，能够根据特定的miRNA输入组合精确调控靶细胞内目的基因的表达。或门（OR Gate）为了利用单个mRNA分子构建“或”逻辑门，需设计两个不同的eToehold区域：一个负责同时调控Csy4和Cas13a的表达，另一个则负责驱动目的基因的产生（参见图3）。这一电路同样采用两种miRNA输入，与之前所述的“与”门类似，但在“或”门的设计中，任一miRNA的存在即可触发目的基因的表达。图 3. 通过单个 mRNA 分子的或门。将 mRNA 分子（左上）递送至细胞后，细胞中 miRNA1 的存在会导致 Csy4 和 Cas13a 酶的翻译。Csy4的切割会释放 Cas13a 的 crRNA，从而导致 miRNA2 片段脱离，从而激活目标基因的翻译。唯一不会导致目标基因表达的条件是两种miRNA 都必须不存在于细胞中。当细胞中存在 miRNA1、miRNA2或两者时，就会发生目标基因的表达。具体来说，miRNA1 能够同时激活 Csy4 和 Cas13a 核酸酶的表达。而 miRNA2 则负责启动目标基因的翻译，它位于mRNA分子的末端（以紫色表示）。如果细胞内含有miRNA2，它同样位于mRNA分子的末端。当miRNA1存在时，会触发Csy4和Cas13a的表达，进而导致miRNA2在mRNA末端通过类似于“与”门电路的机制被裂解。这一裂解事件使得miRNA2得以释放，随后miRNA2便能启动目标基因的翻译。目标基因的翻译过程由miRNA2激活的eToehold区域所控制。在该“或”门电路中，miRNA1或miRNA2的任一存在即可触发目标基因的表达。反之，若细胞内缺乏这两种miRNA，电路则维持非激活状态。本质上，这种基于单个mRNA分子的“或”门电路能够感应miRNA1或miRNA2的存在，进而激活目标基因的表达。这一机制允许根据特定的miRNA输入，以灵活和多样化的方式调控基因表达。异或门（XOR Gate）为了构建基于单个mRNA分子的XOR门电路，需要设计三个不同的eToehold区域：一个用于调节Csy4核酸酶的表达，另一个同时控制Cas13a核酸酶和目标基因的产生，第三个则专门负责目标基因的翻译（参见图4）。该电路同样依赖于两种miRNA输入，这与前面讨论的AND门和OR门相似。然而，在XOR门的情况下，只有当存在一种miRNA时，目标基因的表达才会被激活。如果两种miRNA同时存在或都不存在，电路则不会激活。图 4. 通过单个 mRNA 分子进行XOR 门。将 mRNA 分子（左上）递送至细胞后，细胞中miRNA1 的存在导致 Csy4 酶的翻译。Csy4 的切割释放出 crRNA（mRNA 开头的红色部分）和激活 RNA 片段，这可以导致目的基因的表达，只是细胞中没有 miRNA2，因为 miRNA2 启动了 Cas13a 的表达。miRNA2 也可以与 Cas13a 同时启动目的基因的产生，但是这种启动不需要细胞中 miRNA1 来释放 crRNA。同时存在和不存在 miRNA 会导致不表达目的基因。在miRNA1存在的条件下，Csy4基因的表达被激活。随后，Csy4核酸酶能够识别并切割两个特定的Csy4识别位点，导致激活RNA片段和crRNA的释放。在缺乏miRNA2的情况下，Cas13a核酸酶保持非激活状态，无法识别任何crRNA的靶位点。此时，激活RNA分子能够促进目标基因的表达。然而，当miRNA2存在时，Cas13a与crRNA结合并切割其识别位点，导致目标基因的翻译起始位点被移除，从而抑制其表达。相反，仅在miRNA2存在的情况下，它可以直接激活Cas13a和目标基因的表达，但不会切割Cas13a与crRNA复合体的识别位点。结论总结而言，基于mRNA的疗法的发展核心在于利用mRNA作为遗传信息传递的天然介质，并优化其在翻译和靶向递送方面的效率。虽然对现有mRNA疗法的改良是重要的，但这仅触及了潜力的表面。采用合成生物学的思维方式，并结合计算机科学的进展，为mRNA应用的彻底革新提供了巨大且未被充分利用的潜力。这种思维模式的转变开启了探索未知领域和挖掘mRNA疗法新机会的大门，揭示了超越传统视野的广阔前景。随着不断的研究和创新，基于mRNA的疗法在推动医疗进步和提升患者生活质量方面展现出巨大的潜力和希望。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

信使RNA

2024-12-23

·PRNewswire

Protalix BioTherapeutics Issues 2025 Letter to Stockholders

CARMIEL, Israel, Dec. 23, 2024 /PRNewswire/ -- Protalix BioTherapeutics, Inc. (NYSE-American: PLX), a biopharmaceutical company focused on the development, production and commercialization of recombinant therapeutic proteins produced by its proprietary ProCellEx® plant cell based protein expression system, today announced the following letter from its President and Chief Executive Officer, Dror Bashan, to its stockholders. December 23, 2024 Dear Protalix Stockholders, As we conclude 2024, I am filled with a sense of accomplishment as well as excitement for the year ahead. This past year, Protalix has achieved significant milestones that position our company for long-term growth. The success we have achieved this year is a direct result of our team's hard work and dedication. We're proud to share these accomplishments with you. Our commercial partner, Chiesi Global Rare Diseases, is playing a pivotal role in our journey, and we continue to collaborate with Chiesi in its efforts. Most recently, the European Medicine Agency (EMA) validated Chiesi's Variation Submission for pegunigalsidase alfa to label a less frequent dosing regimen (every four weeks) for patients with Fabry disease in the European Union. This submission exemplifies Protalix's and Chiesi's mutual commitment to reducing the treatment burden faced by patients with Fabry disease. We have made important progress on our pipeline programs over the past year. We completed a phase I First-in-Human clinical trial evaluating PRX 115, our recombinant PEGylated uricase (urate oxidase) in development for the potential treatment of uncontrolled gout. Results from the trial demonstrate the potential of PRX-115 to be a safe and effective uric-acid lowering treatment with a potential wide dosing interval. We were proud to present this data to the medical community at the American College of Rheumatology (ACR) Convergence 2024 conference in November and are looking forward to advancing PRX-115 into a phase II clinical trial in patients with uncontrolled gout in the second half of 2025. We are also excited to have fine-tuned our R&D strategy moving forward, leveraging our ProCellEx platform and other capabilities in prioritized renal rare diseases. Our expert R&D team continues to evaluate plant-based drug delivery systems that may allow protective delivery of different modalities. The team is laser focused on these efforts, and we are eager to share more pipeline developments throughout the coming year. We are satisfied with the growth in our sales to Chiesi of Elfabrio®, Elelyso® to Pfizer Inc. and Uplyso® to Brazil which makes up our three revenue streams. We look forward to continuing growth of our sales in the coming years. Finally, by employing financial discipline over the last few years, we were able to repay in full all of our outstanding convertible notes, making us a debt-free company. We are proud of this achievement, and our strong balance sheet enables us to support ongoing operations. Our community continues to face the challenges of military activity in Israel. The suffering experienced by people in all sectors of these conflicts is heart-breaking. Despite the impact of these events on our colleagues and community, on both a personal and professional level, we have successfully maintained full, uninterrupted operations throughout the conflict. The continued dedication of our employees is a source of pride and we look forward to more peaceful times. Looking ahead, the future of Protalix is exciting. I am confident in our ability to deliver innovative solutions to improve the lives of patients in need. I want to express my sincere gratitude to our dedicated employees, our supportive Board of Directors and our valued shareholders. Your collective efforts and belief in our mission are instrumental in driving our progress. We sincerely thank you. Truly yours, Dror Bashan, President & Chief Executive Officer About Protalix BioTherapeutics, Inc. Protalix is a biopharmaceutical company focused on the development and commercialization of recombinant therapeutic proteins expressed through its proprietary plant cell-based expression system, ProCellEx. It is the first company to gain U.S. Food and Drug Administration (FDA) approval of a protein produced through plant cell-based in suspension expression system. This unique expression system represents a new method for developing recombinant proteins in an industrial-scale manner. Protalix has licensed to Pfizer Inc. the worldwide development and commercialization rights to taliglucerase alfa for the treatment of Gaucher disease, Protalix's first product manufactured through ProCellEx, excluding in Brazil, where Protalix retains full rights. Protalix's second product, Elfabrio®, was approved by both the FDA and the European Medicines Agency in May 2023. Protalix has partnered with Chiesi Farmaceutici S.p.A. for the global development and commercialization of Elfabrio. Protalix's development pipeline consists of proprietary versions of recombinant therapeutic proteins that target established pharmaceutical markets, including the following product candidates: PRX–115, a plant cell-expressed recombinant PEGylated uricase for the treatment of uncontrolled gout; PRX–119, a plant cell-expressed long action DNase I for the treatment of NETs-related diseases; and others. Forward-Looking Statements To the extent that statements in this press release are not strictly historical, all such statements are forward-looking, and are made pursuant to the safe-harbor provisions of the Private Securities Litigation Reform Act of 1995. The terms "expect," "anticipate," "believe," "estimate," "project," "may," "plan," "will," "would," "should" and "intend," and other words or phrases of similar import are intended to identify forward-looking statements. These forward-looking statements are subject to known and unknown risks and uncertainties that may cause actual future experience and results to differ materially from the statements made. These statements are based on our current beliefs and expectations as to such future outcomes. Drug discovery and development involve a high degree of risk and the final results of a clinical trial may be different than the preliminary findings for the clinical trial. Factors that might cause material differences include, among others: risks related to the commercialization of Elfabrio® (pegunigalsidase alfa-iwxj), our approved product for the treatment of adult patients with Fabry disease; risks relating to Elfabrio's market acceptance, competition, reimbursement and regulatory actions, including as a result of the boxed warning contained in the FDA approval received for the product; the possible disruption of our operations due to the war declared by Israel's security cabinet against the Hamas terrorist organization located in the Gaza Strip, the military campaign against the Hezbollah and other terrorist activities and armed conflict, including as a result of the disruption of the operations of certain regulatory authorities and of certain of our suppliers, collaborative partners, licensees, clinical trial sites, distributors and customers, and the risk that the current hostilities will result in a greater regional conflict; risks related to the regulatory approval and commercial success of our other product and product candidates, if approved; risks related to our expectations with respect to the potential commercial value of our products and product candidates; failure or delay in the commencement or completion of our preclinical studies and clinical trials, which may be caused by several factors, including: slower than expected rates of patient recruitment; unforeseen safety issues; determination of dosing issues; lack of effectiveness during clinical trials; inability to satisfactorily demonstrate non-inferiority to approved therapies; inability or unwillingness of medical investigators and institutional review boards to follow our clinical protocols; inability to monitor patients adequately during or after treatment; and/or lack of sufficient funding to finance our clinical trials; delays in the approval or potential rejection of any applications we file with the FDA, EMA or other health regulatory authorities for our other product candidates, and other risks relating to the review process; risks associated with global conditions and developments such as supply chain challenges, the inflationary environment and tight labor market, and instability in the banking industry, which may adversely impact our business, operations and ability to raise additional financing if and as required and on terms acceptable to us; risks related to any transactions we may effect in the public or private equity markets to raise capital to finance future research and development activities, general and administrative expenses and working capital; risks relating to our evaluation and pursuit of strategic partnerships; the risk that the results of our clinical trials will not support the applicable claims of safety or efficacy and that our product candidates will not have the desired effects or will be associated with undesirable side effects or other unexpected characteristics; risks relating to our ability to manage our relationship with our collaborators, distributors or partners, including, but not limited to, Pfizer Inc., or Pfizer, and Chiesi Farmaceutici S.p.A.; risks related to the amount and sufficiency of our cash and cash equivalents; risks relating to changes to interim, topline or preliminary data from clinical trials that we announce or publish; risks relating to the compliance by Fundação Oswaldo Cruz, an arm of the Brazilian Ministry of Health, with its purchase obligations under our supply and technology transfer agreement, which may have a material adverse effect on us and may also result in the termination of such agreement; risk of significant lawsuits, including stockholder litigation, which is common in the life sciences sector; our dependence on performance by third-party providers of services and supplies, including without limitation, clinical trial services; the inherent risks and uncertainties in developing drug platforms and products of the type we are developing; the impact of development of competing therapies and/or technologies by other companies; risks related to our supply of drug products to Pfizer; potential product liability risks, and risks of securing adequate levels of related insurance coverage; the possibility of infringing a third-party's patents or other intellectual property rights and the uncertainty of obtaining patents covering our products and processes and successfully enforcing our intellectual property rights against third-parties; and risks relating to changes in healthcare laws, rules and regulations in the United States or elsewhere; and other factors described in our filings with the U.S. Securities and Exchange Commission. The statements in this press release are valid only as of the date hereof and we disclaim any obligation to update this information, except as may be required by law. Investor Contact Mike Moyer, Managing Director LifeSci Advisors +1-617-308-4306 [email protected] Logo - SOURCE Protalix BioTherapeutics, Inc. WANT YOUR COMPANY'S NEWS FEATURED ON PRNEWSWIRE.COM? 440k+ Newsrooms & Influencers 9k+ Digital Media Outlets 270k+ Journalists Opted In GET STARTED

临床1期上市批准临床2期

100 项与阿法链道酶相关的药物交易

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外链

KEGG	Wiki	ATC	Drug Bank
D03896	阿法链道酶	R05CB13	DB00003

研发状态

批准上市

10 条最早获批的记录,

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适应症	国家/地区	公司	日期
囊性纤维化	美国	Genentech, Inc.	1993-12-30

未上市

10 条进展最快的记录,

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适应症	最高研发状态	国家/地区	公司	日期
胸腔积脓	临床3期	意大利	Hoffmann-La Roche, Inc.	2007-10-01
胸腔积液	临床3期	意大利	Hoffmann-La Roche, Inc.	2007-10-01
移植物抗宿主病	临床2期	美国	Genentech, Inc.	2016-04-01
干眼综合征	临床2期	美国	Genentech, Inc.	2014-07-01
哮喘	临床2期	美国	The Feinstein Institutes for Medical Research	2012-08-01
鼻窦炎	临床2期	美国	Genentech, Inc.	2006-12-01
急性哮喘	临床2期	美国	Genentech, Inc.	2004-01-01
新冠肺炎后遗症	临床1期	加拿大	Hoffmann-La Roche, Inc.	2020-12-25

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临床结果

适应症

分期

评价

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研究	分期	人群特征	评价人数	分组	结果	评价	发布日期


NCT04359654 (Pubmed)	临床2期	新型冠状病毒感染 C-reactive protein (CRP) \| lymphocyte counts \| cf-DNA ... 更多	39	Dornase alfa + Best Available Care	壓範製構齋顧積繭遞艱(積鏇鹹觸網餘醖蓋積鏇) = 憲糧製構衊蓋網襯鬱淵積鏇窪遞憲選獵淵築鏇 (夢廠淵顧繭鏇憲顧觸獵 ) 更多	积极	2024-07-16
				Best Available Care	壓範製構齋顧積繭遞艱(積鏇鹹觸網餘醖蓋積鏇) = 繭鹹蓋鹹鏇醖夢顧獵築積鏇窪遞憲選獵淵築鏇 (夢廠淵顧繭鏇憲顧觸獵 ) 更多
ISTH2023	N/A	血栓形成	63	rt-PA	餘繭艱構窪製膚鹹窪餘(憲襯範網膚齋夢醖選積) = 齋鬱鏇網觸餘繭遞簾餘鬱網餘夢膚鏇簾鏇醖壓 (廠繭襯願膚鏇鏇築觸遞 )	-	2023-06-24
				rt-PA + DNase-1	餘繭艱構窪製膚鹹窪餘(憲襯範網膚齋夢醖選積) = 觸觸鹽選繭膚鑰夢鏇構鬱網餘夢膚鏇簾鏇醖壓 (廠繭襯願膚鏇鏇築觸遞 )
ERS2021	N/A	-	715	Tigeraza® (dornase alfa)	襯餘願鬱憲觸鬱選遞糧(獵繭蓋鏇蓋範鹹鏇艱網) = 鹽膚壓網鹽顧糧衊構築齋膚淵獵鹹鏇築鹹網襯 (獵積築鏇鏇鹹廠糧鬱積 ) 更多	-	2021-09-05
MIST-2 (ERS2021)	N/A	胸膜疾病	30	16mg t-PA and 5mg DNase	顧獵齋積鬱構齋範蓋蓋(窪艱繭製淵衊選糧膚壓) = 繭窪廠願繭餘糧願鏇觸餘鹹艱蓋鬱鹽獵鏇鑰糧 (網築構襯選鏇範餘網艱, 905 ~ 2360)	-	2021-09-05
NCT02702518 (CTgov)	临床1/2期	干眼综合征 \| 移植物抗宿主病	58	rhDNase I (rhDNase I)	餘壓範艱醖壓遞壓願顧(淵觸網衊夢簾鏇築獵觸) = 願廠獵製淵廠鑰選鏇膚夢範觸糧襯遞獵衊觸顧 (鏇醖蓋鹹艱範淵膚願廠, 淵鑰觸蓋鑰齋襯鏇襯襯 ~ 鹽選壓簾壓範鑰鏇鹹鑰) 更多	-	2021-08-10
				Vehicle (Vehicle)	餘壓範艱醖壓遞壓願顧(淵觸網衊夢簾鏇築獵觸) = 鹽積觸醖網齋醖齋網糧夢範觸糧襯遞獵衊觸顧 (鏇醖蓋鹹艱範淵膚願廠, 糧鑰網簾糧積繭窪網範 ~ 範觸壓蓋憲繭鏇壓廠夢) 更多
NCT01717742 (CTgov)	临床3期	胸腔积脓	97	tPA (Intervention)	築積願艱膚襯簾製齋壓(齋願蓋獵顧遞鹽構積淵) = 鹽淵鏇願鬱顧齋獵範範衊選襯鑰獵襯獵鑰襯築 (餘襯膚網鹹獵簾鬱夢鹹, 繭積鹽網糧壓觸鹹鏇鹽 ~ 憲鏇獵餘構壓壓範範鹽) 更多	-	2020-04-03
				tPA (Control)	築積願艱膚襯簾製齋壓(齋願蓋獵顧遞鹽構積淵) = 積顧齋遞獵選糧窪壓製衊選襯鑰獵襯獵鑰襯築 (餘襯膚網鹹獵簾鬱夢鹹, 窪醖壓夢鹹構壓鑰願獵 ~ 醖餘網醖襯製觸蓋觸齋) 更多
NCT02193490 (CTgov)	临床1/2期	干眼综合征	47	DNase (DNase)	鏇壓襯鹽糧繭鑰憲繭網(鹽艱蓋鏇鑰鬱鬱憲積膚) = 鑰構廠膚選窪膚鬱積選淵獵獵糧窪鹹鏇艱簾觸 (壓構願衊範襯齋鏇淵醖, 觸艱遞襯遞選鹹壓遞繭 ~ 構夢積鏇獵鬱製齋繭夢) 更多	-	2019-11-05
				Vehicle (Vehicle)	鏇壓襯鹽糧繭鑰憲繭網(鹽艱蓋鏇鑰鬱鬱憲積膚) = 鹹齋顧製糧膚鹽繭廠簾淵獵獵糧窪鹹鏇艱簾觸 (壓構願衊範襯齋鏇淵醖, 衊壓糧壓衊衊網衊艱廠 ~ 獵夢淵製願網簾鏇鹽簾) 更多
ERS2018	N/A	脓胸	10	Dornase alfa 2.5 mg	醖鹽艱廠糧築糧壓獵壓(鹽鏇網醖製蓋遞網願鹹) = 夢觸鹹齋艱艱壓窪遞觸鹽艱鑰積窪繭糧鬱襯窪 (繭遞膚齋廠顧簾襯築蓋 ) 更多	-	2018-09-15
NCT01356147 (PVAIN, CTgov)	临床4期	呼吸机相关性肺炎 \| 呼吸机相关细菌性肺炎 \| 肺部感染	11	Placebo (Sham Placebo)	網積觸糧簾網蓋憲襯窪(鹽積夢鏇遞繭蓋壓簾艱) = 鏇醖廠鏇築壓襯糧憲選膚構夢夢鏇構鏇廠醖積 (齋壓觸憲鹹壓醖製醖觸, 艱齋鑰獵齋鬱願製襯膚 ~ 構製夢顧淵艱網築蓋選) 更多	-	2017-02-08
				Dornase alfa (Dornase Alfa)	網積觸糧簾網蓋憲襯窪(鹽積夢鏇遞繭蓋壓簾艱) = 繭積鑰構廠衊獵範餘範膚構夢夢鏇構鏇廠醖積 (齋壓觸憲鹹壓醖製醖觸, 繭顧獵願範淵簾夢築糧 ~ 齋鬱鬱齋築糧膚廠醖膚) 更多
NCT00419380 (CTgov)	临床4期	中耳炎	40	dornase alfa (Pulmozyme®) (Dornase Alfa (Pulmozyme®))	窪蓋糧醖餘廠範鹹艱築(構獵觸艱範觸獵夢顧醖) = 網醖憲膚衊構醖簾鹽淵餘齋築醖壓壓選壓淵築 (製齋憲壓鹽顧簾窪願衊, 壓夢獵淵膚艱鹹憲鏇窪 ~ 繭鬱襯淵範觸觸網網糧) 更多	-	2015-03-27
				dornase alfa (Pulmozyme®) (Ofloxin)	窪蓋糧醖餘廠範鹹艱築(構獵觸艱範觸獵夢顧醖) = 糧選夢築繭繭網蓋夢襯餘齋築醖壓壓選壓淵築 (製齋憲壓鹽顧簾窪願衊, 齋範壓積糧鬱繭構願窪 ~ 鹽製構膚齋糧築鏇蓋襯) 更多