Zirkuläre RNAs (circRNAs), eine Art nicht-kodierender RNA, entstehen durch nicht-kanonische Backspleißvorgänge und sind im zentralen Nervensystem (ZNS) stark exprimiert. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass sie an vielen pathologischen und physiologischen Prozessen beteiligt sind.Im April 2024 veröffentlichte das Forschungsteam um Professor Yao Honghong von der Southeast University einen Artikel mit dem Titel „Engagement of N6-methyladenisine methylation of Gng4 mRNA in astrocyte dysfunction regulated by CircHECW2“ in der Fachzeitschrift Acta Pharmaceutica Sinica B (IF = 14,5). Darin stellten die Autoren fest, dass der Spiegel der zirkulären RNA HECW2 (circHECW2) im Plasma von Patienten mit schwerer depressiver Störung (MDD) und im Mausmodell für chronischen, unvorhersehbaren Stress (CUS) signifikant erhöht war. Insbesondere konnte die Herunterregulierung von circHECW2 Astrozytenfunktionsstörungen und CUS-induzierte depressionsähnliche Verhaltensweisen lindern. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Herunterregulierung von circHECW2 die Expression der Methyltransferase WTAP erhöhte, was zu einer erhöhten Expression von Gng4 durch m führte.6Eine Modifikation, die funktionelle Einblicke in die Korrelation zwischen circHECW2 und m lieferte6Eine Methylierung. Dies deutet darauf hin, dass circHECW2 ein potenzielles Ziel für die Behandlung von MDD darstellen könnte.circHECW2 ist bei CUS-Mäusen und MDD-Patienten hochreguliertEs ist bemerkenswert, dass LPS- und CUS-induzierte Modelle der Depression sind in Studien gut dokumentiert, die für Depression. Der Autor Eine frühere Studie zeigte erstmals dass die circHECW2-Werte im Hippocampus von LPS erhöht waren behandelt Mäuse. Um die mögliche Beteiligung von circHECW2 bei Depressionen (Abb. 1C und D), der Autor isolierte den Hippocampus und gesammeltes Plasma von CUS-Mäusen. Als nächstes untersuchte der Autor die circHECW2-Werte im Plasma von MDD-Patienten und gesunden Kontrollpersonen und stellte fest, dass die circHECW2-Werte bei MDD-Patienten deutlich erhöht waren (Abb. 1E). Insbesondere ergab unsere Analyse eine positive Korrelation zwischen den circHECW2-Werten und den Werten der Hamilton Rating Scale for Depression 24 Items (HAMD-24) (Abb. 1F), den Werten der Montgomery-Asberg Depression Rating Scale (MADRS) (Abb. 1G) und den Werten der Hamilton Anxiety Scale (HAMA) (Abb. 1H). Darüber hinaus stellte der Autor durch lineare Regressionsanalyse fest, dass MDD-Patienten mit erhöhten circHECW2-Expressionsniveaus und hohen Punktzahlen im Fragebogen zu Kindheitstraumata (CTQ) schwerere Depressionssymptome zeigten (Abb. 1J). Um die Vorhersagekraft der circHECW2-Werte für MDD-Ergebnisse zu beurteilen, untersuchte der Autor die Veränderungen des circHECW2-Wertes zwei Wochen nach der Behandlung im Plasma von MDD-Patienten und stellte fest, dass der circHECW2-Wert zwei Wochen nach der Behandlung im Plasma von MDD-Patienten gesunken war (Abb. 1K).Die Herunterregulierung von circHECW2 verbessert die durch CUS induzierten VerhaltensweisenNach einer zweiwöchigen Mikroinjektion untersuchte der Autor die Wirksamkeit der lentiviralen Transduktion und stellte fest, dass die Expression von circHECW2 bei mit shRNA-circHECW2 injizierten Mäusen verringert war (Abb. 2C). Verhaltenstests, darunter der Saccharosepräferenztest (SPT), der Forced Swim Test (FST) und der Tail Suspension Test (TST), wurden eingesetzt, um die Wirkung von circHECW2 zu bewerten. Die Saccharosepräferenz der mit CUS behandelten Mäuse war verringert, was auf Anhedonie hindeutet. Erfreulicherweise konnte dieses Defizit durch die Herunterregulierung der circHECW2-Expression signifikant gemildert werden (Abb. 2D). Sowohl im FST als auch im TST war die Zeit der Immobilität bei den CUS-Mäusen deutlich verlängert, und diese Effekte waren bei mit shRNA-circHECW2 injizierten Mäusen deutlich gemildert (Abb. 2E und F).Rolle von circHECW2 bei der Astrozytenfunktionsstörung im Hippocampus von CUS-MäusenAnschließend untersuchte der Autor den zellulären Mechanismus, durch den circHECW2 die funktionelle Erholung nach CUS beeinflusst. Um die Zelltypen, in denen die Expression von circHECW2 hochreguliert ist, weiter zu untersuchen, hat der Autor die Expression von circHECW2 in Astrozyten, Mikroglia, Neuronen und Endothelzellen aus dem Gehirn von CUS-Mäusen nachgewiesen (Abb. 3A). Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Hochregulierung von circHECW2 aus Astrozyten in CUS im Vergleich zu circHECW2 aus Mikroglia-, neuronalen oder Endothelzellen (Abb. 3B). Zusätzlich zeigte die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungsfärbung, dass circHECW2 in Astrozyten reichlich vorhanden war (Abb. 3C). Darüber hinaus milderte die Behandlung mit shRNA-circHECW2 den Rückgang der GFAP-Expression bei CUS-Mäusen signifikant (Abb. 3D und E). Anschließend entdeckte der Autor die Funktion von shRNA-circHECW2 auf dem Astrozyten’s Morphologie mittels GFAP und 3D-Rekonstruktion (Abb. 3F). Die Sholl-Analyse ergab, dass die Astrozytenfunktionsstörung durch CUS verursacht wurde, was durch eine Verringerung der Anzahl, Länge und des Volumens der Astrozytenzweige belegt wurde. Wichtig ist, dass diese Defizite durch die Behandlung mit shRNA-circHECW2 deutlich verbessert wurden (Abb. 3GeI). Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die abnormale Hochregulierung von circHECW2 in Astrozyten ein kritisches molekulares Ereignis im Fortschreiten einer Depression darstellen könnte.circHECW2 hemmt m6Eine Methylierung durch Herunterregulierung von WTAPAngesichts der potenziellen Rolle von m6Eine Methylierung in MDD und die gegenseitige Regulierung zwischen circRNAs und m6Eine Methylierung, begannen wir mit einer Untersuchung, um festzustellen, ob circRNA’Die regulatorische Rolle von m6A in den pathologischen Prozessen der Depression, insbesondere in Astrozyten-vermittelten Mechanismen, beinhaltet m6A-Modifikationen. CUS führte zu einem Rückgang der m6A-Werte im Hippocampus, ein Effekt, der durch shRNAcircHECW2 deutlich gemildert wurde, was auf eine Regulierung von circHECW2 auf m hindeutet.6Eine Methylierung (Abb. 4A). Als nächstes haben wir die Expression der oben genannten m6A-modifizierenden Enzyme in CUS-Mausmodellen sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene gemessen und festgestellt, dass nur der Proteinspiegel von WTAP im Hippocampus von CUS-Mäusen reduziert war (Abb. 4B). Anschließend verwendeten wir für weitere Untersuchungen primäre Maus-Astrozyten, die mit shRNA-circHECW2-Lentivirus oder circHECW2-überexprimiertem Plasmid transduziert wurden (Abb. 4C und D). Die Expression von WTAP war in mit shRNA-circHECW2 behandelten Zellen signifikant erhöht (Abb. 4E), während die Western-Blot-Analyse ergab, dass circHECW2 die Spiegel von METTL3, METTL14, FTO und ALKBH5 nicht veränderte, was auf eine spezifische Assoziation zwischen circHECW2 und WTAP hindeutet. Um diese Ergebnisse zu bestätigen, wurden primäre Astrozyten mit dem circHECW2-überexprimierten Plasmid transduziert und WTAP wurde in Astrozyten signifikant verringert (Abb. 4F). Als nächstes wurde ein Pulldown-Assay verwendet, um die Interaktion zwischen circHECW2 und WTAP zu untersuchen, und circHECW2 zeigte eine stärkere Affinität zu WTAP (Abb. 4G). Darüber hinaus zeigten In-vivo-Experimente, dass shRNA-circHECW2 die Abnahme von WTAP-Expression induziert durch das CUS-Modell (Abb. 4H). Um zu untersuchen, warum WTAP nach CUS abnahm, nutzten wir Immunpräzipitation zum Nachweis der Ubiquitinierung. Der Lysin-48-gebundene Ubiquitinierungsgrad (Ub-K48) von WTAP wurde durch circHECW2-Knockdown im CUS-Modell signifikant verringert (Abb. 4I).Als nächstes untersuchten wir die Wirkung von circHECW2 und WTAP auf das Überleben von Astrozyten. Corticosteron wurde verwendet, um die Depression in vitro zu simulieren. Mit shRNAcircHECW2 transduzierte Astrozyten zeigten eine Verbesserung der durch Corticosteron induzierten verminderten Lebensfähigkeit (Abb. 4J). Im Gegensatz dazu verstärkte der Knockdown der WTAP-Expression die verringerte Lebensfähigkeit der mit Corticosteron behandelten Astrozyten signifikant (Abb. 4K). Darüber hinaus wurde die durch WTAP-siRNA verringerte Lebensfähigkeit der Astrozyten durch shRNA-circHECW2 gemildert, was auf eine enge Beziehung zwischen circHECW2 und WTAP hindeutet (Abb. 4L). Zusätzlich konstruierten wir ein hirn-astrozytenspezifisches AAVGFAP-WATP-Knockdown-Virus (KD). Drei Wochen nach der Mikroinjektion von AAV-GFAP-WATP-KD und shRNAcircHECW2-Lentivirus in den Hippocampus wurden die Mäuse einer CUS- oder Kontrollgruppe unterzogen. Verhaltensexperimente, einschließlich SPT, FST und TST, wurden nach vierwöchiger CUS-Exposition untersucht.WTAP reguliert m6Eine Modifikation der Gng4-mRNA bei DepressionenUm das potenzielle Downstream-Molekül zu suchen, das an der CUS-Maus beteiligt war, veröffentlichte der Autor eine transkriptomweite Erkennung von m6Eine Veränderung im Hippocampus der CUS-Maus in einer früheren Studie. Die Analyse biologischer Prozesse der Genontologie (GO-BP) zeigte, dass die herunterregulierten Gene mit Genbegriffen angereichert waren, die mit dem zellulären Prozess assoziiert sind. Die Region der mRNA mit verändertem m6Eine Modifikation (herunterregulierte Gene) (Abb. 5B). Anschließend wurde eine RNA-Sequenzanalyse im Hippocampus des CUS-Mausmodells durchgeführt. Wir identifizierten 288 Gene, die in der RNA-Sequenzanalyse differenziell exprimiert wurden (Cuffdiff-adjustierter P-Wert

Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind verschiedene membranstrukturierte vesikuläre Strukturen (40–100 nm), die von Zellen freigesetzt werden. Aufgrund ihrer geringen Immunogenität, biologischen Abbaubarkeit, geringen Toxizität und der Fähigkeit, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, gelten EVs als potenzielle Wirkstoffträger in den Bereichen Immuntherapie, regenerative Medizin usw. und haben sich als Vehikel für neuartige Arzneimittelverabreichungssysteme etabliert.Zirkuläre RNA DYM (circDYM) stammt aus den Exons 4, 5 und 6 des DYM-Gens. Es kann als „Schwamm“ für miRNA 9 fungieren, um miRNA zu adsorbieren und zu hemmen und spielt somit eine regulatorische Rolle. Im Jahr 2018 entdeckte das Forschungsteam unter der Leitung von Yao Honghong vom Department of Pharmacology der School of Medicine der Southeast University, dass die Überexpression von circDYM im Hippocampusbereich die Aktivität von miRNA 9 hemmen und so letztendlich die Aktivierung von Mikrogliazellen verringern und depressionsähnliche Verhaltensweisen lindern kann.Am 13. Januar 2022 konstruierte das Forschungsteam unter der Leitung von Yao Honghong auf Grundlage der oben genannten Forschungsergebnisse extrazelluläre Vesikel, die auf das zentrale Nervensystem abzielen und circDYM (RVG-circDYM-EVs) einkapseln. Diese Vesikel lindern wirksam depressionsähnliche Verhaltensstörungen, die durch chronischen Stress verursacht werden. Es gelang ihnen, zirkuläre RNA zu einem Nukleinsäure-Medikament zu entwickeln.2011 wurde eine neue Methode zur gezielten siRNA-Freisetzung mittels Exosomen entwickelt. Das Oberflächenmembranprotein lamp2b von Exosomen wurde modifiziert und mit dem neuronenspezifischen Tollwutvirus-Glykoprotein (RVG) fusioniert, um Exosomen mit dem RVG-lamp2b-Fusionsprotein zu bilden. Mittels Elektroporation gelangte exogene kurzkettige RNA-Interferenz in die Exosomen. Das RVG auf der Oberfläche der Exosomen bindet an den Acetylcholinrezeptor, um die kurzkettige RNA-Interferenz gezielt in Neuronen freizusetzen und so die Expression von BACE1, einem mit der Alzheimer-Krankheit in Zusammenhang stehenden Protein, signifikant zu reduzieren.Mit einer ähnlichen Methode konstruierten die Forscher das RVG-circDYM-EVs-System. Mithilfe von Exosomen als Träger erreichten sie die Überexpression von circDYM mit nikotinischer Acetylcholinrezeptor-Ansteuerung (Abbildung 1). Zwei Stunden nach der Schwanzveneninjektion von 200 μg RVG-circDYM-EVs begann sich dieses Exosomensystem in Leber, Nieren, Herz, Milz, Gehirn und anderen Teilen der Mäuse anzureichern (Abbildung 2). Die Leber wies dabei die höchste Anreicherung und Expression auf. Mit der Zeit nahm der Gehalt an Exosomen allmählich ab.Darüber hinaus können RVG-circDYM-EVs spezifisch auf Mikroglia, Neuronen und Astrozyten im Hippocampus exprimiert werden. Dies deutet darauf hin, dass die Exosomen mit einer auf den nikotinischen Acetylcholinrezeptor gerichteten Überexpression von circDYM die Blut-Hirn-Schranke durchdringen und in das Mäusehirn gelangen können und dort gleichmäßig verteilt sind.In-vitro-Zellexperimente zeigten, dass RVG-circDYM-EVs die durch Lipopolysaccharide induzierte Aktivierung von Mikroglia reduzieren konnten: die Expression von iNOS, IL-6, IL-1β und MCP - 1 verringert. Anschließend wurden nach Schwanzveneninjektion von 100, 200, 300 und 400 μg RVG - circDYM - EVs an Mäuse mit depressionsähnlichem Verhalten durch chronischen Stress, die 200, 300 und 400 μg-Dosisgruppen konnten das depressionsähnliche Verhalten der Mäuse signifikant verbessern (Abbildung 3).Um den molekularen Mechanismus, durch den RVG-circDYM-EVs die Aktivität von Mikroglia regulieren, weiter zu erforschen, fanden die Forscher durch Einzelzellsequenzierung heraus, dass der Transkriptionsfaktor TATA-Box-Bindungsprotein-assoziierter Faktor 1 (TAF1) mehr als zehn unterschiedlich exprimierte Gene regulieren und mit circDYM interagieren kann, wobei er sich im Zytoplasma der Mikroglia befindet. In-vitro-Experimente zeigten, dass eine Überexpression von TAF1 die Expression von Trpm6 und Cyp39a1 förderte, während eine Überexpression von circDYM diesen fördernden Effekt hemmen konnte.Lipopolysaccharide könnten die Bindung von TAF1 an die Promotoren von Trpm6 und Cyp39a1 fördern, und ein Knockdown von Trpm6 oder Cyp39a1 könnte den durch Lipopolysaccharide verursachten Anstieg der iNOS-Spiegel blockieren. Diese molekularen Experimente zeigten, dass circDYM die Aktivierung von Mikroglia durch TAF1 direkt regulieren könnte.Chronischer Stress kann zu einer verminderten Expression von Tight-Junction-Proteinen im Hippocampus, einer erhöhten Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke und letztlich zur Infiltration peripherer Immunzellen wie CD4-positiven T-Zellen, CD8-positiven T-Zellen und B220-positiven B-Zellen in das Hirnparenchym führen. Die Behandlung mit RVG-circDYM-EVs könnte die Blut-Hirn-Schranke teilweise reparieren und die Infiltration peripherer Immunzellen reduzieren.Es wird berichtet, dass für die in diesem Artikel entwickelten RVG-circDYM-EVs am 13. Februar 2020 ein Patent angemeldet wurde. Der Name der Anmeldung lautet: Exosomen mit gezielter Überexpression von circDYM auf den nikotinischen Acetylcholinrezeptor und ihre Herstellungsmethoden und Anwendungen.

Das 7. circRNA-Forschungs- und Industrieforum fand am 11. und 12. November 2023 erfolgreich in Guangzhou statt! Unser Ziel ist es, eine Plattform für den Austausch der neuesten circRNA-Forschungsergebnisse zu bieten, modernste technische Methoden zu diskutieren und die Entwicklung und Anwendung von circRNA in der biomedizinischen Industrie zu fördern.In den letzten Jahren wurden in der circRNA-Forschung bemerkenswerte Fortschritte erzielt, die ihre wichtige Rolle bei der Genexpression und -regulation deutlich machen. Dank technologischem Fortschritt und intensiver Forschung können wir circRNA heute als Biomarker für die Krankheitsdiagnose und als neues Ziel für die Arzneimittelentwicklung nutzen. Gleichzeitig leiten wir durch die Kombination der circRNA-Forschung mit fortschrittlichen Technologien wie künstlicher Intelligenz eine neue Welle biomedizinischer Innovationen ein.In diesem Zusammenhang haben wir eine Diskussionsrunde geplant, um Top-Experten und Branchenführer verschiedener Disziplinen zusammenzubringen und die zukünftigen Entwicklungsstrategien, technologischen Herausforderungen und Transformationsmöglichkeiten von circRNA zu diskutieren. Wir sind überzeugt, dass ein solcher Dialog und Austausch nicht nur die Grundlagenforschung zu circRNA fördern, sondern auch ihre praktische Anwendung in Medizin, Gesundheit, Biotechnologie und anderen Bereichen beschleunigen wird. Lassen Sie uns gemeinsam an dieser Diskussionsrunde teilnehmen, die Erkenntnisse und Einsichten der Experten kennenlernen und die unendlichen Möglichkeiten von circRNA erkunden.Die hochwertige Entwicklung von circRNA von der Grundlagenforschung bis zur industriellen UmsetzungDie hochwertige Entwicklung von circRNA von der Grundlagenforschung bis zur industriellen UmsetzungAm 11. diskutierten der Chefprofessor der Southeast University, Prof. Yao Honghong, Prof. Yang Baihua, Professor für experimentelle Medizin und Pathologie, Universität Toronto, Kanada; Prof. Li Xiangdong, Professor am College of Biological Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China; Prof. Peng Yong, Professor am State Key Laboratory of Biological Therapy, West China Hospital, Sichuan University; das Thema „Hochwertige Entwicklung von circRNA von der Grundlagenforschung bis zur industriellen Umsetzung“. Das Treffen diskutierte hauptsächlich die Probleme der zirkulären RNA in Grundlagenforschung, Anwendung und industrieller Transformation. Im Bereich der Grundlagenforschung liegen die wichtigsten zu lösenden Fragen in der Spezifität der Proteinexpression und der dynamischen Regulierung der RNA-Struktur. Anwendungsbezogen kann zirkuläre RNA als diagnostischer Marker eingesetzt werden und dürfte sich als Instrument für minimalinvasive oder nichtinvasive Diagnosen eignen. Im Hinblick auf die industrielle Transformation müssen Probleme wie Lieferung und Massenproduktion gelöst werden, und die Entwicklung zirkulärer RNA-Medikamente ist in Zukunft absehbar.Chancen und Herausforderungen der zirkulären RNA-TherapieAm 12. führten Herr Zhang Maolei, CTO von Geisai Biology, Herr Yang Yun, CTO von Ring Code Biology, Herr Gao Lu, CEO von Yuanyin Biology, Herr Dai Dongsheng, CEO von Youhuan Biology, und Herr Xu Congcong, junger angesehener Professor der Universität Suzhou, eine lebhafte und vielschichtige Diskussion zum Thema „Chancen und Herausforderungen der zirkulären RNA-Therapie“. Auf dem Treffen wurden vor allem Schlüsselthemen wie die Industrialisierungsaussichten von zirkulärer RNA, der Aufbau und die Bereitstellung industrieller Ketten sowie spezifische Vorgehensweisen wie die Entwicklung von Blockbuster-Medikamentenpipelines und die Förderung des klinischen Fortschritts diskutiert. Die Dozenten sind überzeugt, dass die Industrialisierung zirkulärer RNA breite Entwicklungsperspektiven bietet, jedoch die Probleme auf Prozessebene und die Engpässe beim Aufbau industrieller Ketten gelöst werden müssen. Sie schlugen vor, die Zusammenarbeit zwischen Industrie, Universitäten, Forschung und Medizin zu stärken, innovative Arzneimittelforschung und -entwicklung zu fördern und Kreislaufprobleme zu lösen, um die Entwicklung und Anwendung der zirkulären RNA-Therapie zu fördern. 

RNA-basierte Impfstoffe sind die Helden der COVID-19-Pandemie und halten den Rekord für die kürzeste Impfstoffentwicklung aller Zeiten: Von der Entwicklung bis zur FDA-Zulassung verging nur ein Jahr. Kürzlich wurde die mRNA-Technologie mit dem Nobelpreis ausgezeichnet: Katalin Kariko und Drew Weissman erhielten den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2023 für ihre Entdeckung von Nukleosidbasenmodifikationen, die zur Entwicklung wirksamer mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 führten.Es ist seit langem bekannt, dass die RNA-Technologie eine entscheidende Einschränkung aufweist: RNA liegt typischerweise in linearer Konfiguration vor, was zu einer relativ kurzen Lebensdauer dieser mRNA-Form führt. Innerhalb weniger Stunden bauen intrazelluläre Nukleasen diese Moleküle ab. Während die flüchtige Natur der RNA für Impfstoffe unproblematisch ist, da sie nur eine kurze Zeit benötigt, um Proteine ​​zu kodieren, die eine Immunreaktion auslösen, stellt sie für die meisten therapeutischen Anwendungen, bei denen eine längere RNA-Stabilität erwünscht ist, eine Herausforderung dar. Zirkuläre RNAs (circRNAs) mit ihrer kovalent geschlossenen Ringstruktur bieten einen entscheidenden Vorteil, da sie sich vor dem Abbau durch Nukleasen schützen und so ihre Stabilität erhöhen und ihre Lebensdauer verlängern. Theoretisch könnte zirkuläre RNA selbst bei niedrigen Dosierungen die therapeutische Wirksamkeit steigern. Entdeckung und Entwicklung zirkulärer RNAZirkuläre RNAs wurden erstmals 1976 entdeckt, galten aber als Nebenprodukte von mRNA-Spleißfehlern in Zellen. 2013 erschienen zeitgleich zwei Forschungsarbeiten zu zirkulärer RNA in der Fachzeitschrift Nature. Sie wiesen darauf hin, dass zirkuläre RNA eine Art nicht-kodierende RNA mit regulatorischer Wirkung ist und die Expression anderer Gene reguliert, indem sie wie ein Schwamm für miRNA wirkt. Dies macht zirkuläre RNA, die seit über 30 Jahren inaktiv war, zu einer neuen Generation von Starmolekülen. Sie spielt eine wichtige regulatorische Rolle bei der Zelldifferenzierung, der Gewebehomöostase, der Krankheitsentstehung und dem Immunstoffwechsel. Im Juli 2018, einem wichtigen Wendepunkt in der Geschichte der zirkulären RNA-Entwicklung, veröffentlichten Daniel Anderson und andere Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen Artikel in der Zeitschrift Nature Communications, der erstmals zeigte, dass gentechnisch veränderte zirkuläre RNA Proteine ​​in eukaryotischen Zellen stabil und effizient exprimieren kann. Die neuartige Anwendung fremder zirkulärer RNA zur Proteinexpression in eukaryotischen Zellen hat zudem bewiesen, dass zirkuläre RNA ein wirksamer Ersatz für lineare mRNA ist.  Boom des zirkulären RNA-UnternehmertumsBasierend auf dieser Forschung gründete Daniel Anderson Orna Therapeutics, das weltweit erste Unternehmen, das neue Therapien mit zirkulärer RNA entwickelt. Die Kerntechnologie des Unternehmens liegt in der Entwicklung der RNA-Zyklisierungstechnologie. Dabei gelang es, ein ultralanges zirkuläres RNA-Konstrukt zu entwickeln, um die 12.000 Nukleotide lange mRNA zu zyklisieren, die für Dystrophin kodiert, welches bei der Duchenne-Muskeldystrophie (DMD) fehlt.Doch Orna ist nicht das einzige Startup, das an der Zyklisierung arbeitet. Auch andere Unternehmen verfolgen einen anderen Ansatz zur Herstellung zirkulärer RNA. Torque Bio beispielsweise überträgt die Bauanleitung für zirkuläre RNA in Viren und fügt sie in deren Zellen ein, um diese zu produzieren. Chimera Therapeutics nutzt gentechnisch veränderte Bakterien zur Produktion zirkulärer RNA.Darüber hinaus gibt es zwei Startups aus China, Cyclocode Biology und Cremate, die in separaten, im letzten Jahr als Vorabdrucke veröffentlichten Artikeln neue RNA-Zyklisierungstechnologien entwickelt haben. Vorteile und Fortschritt der zirkulären RNAHoward Chang von der Stanford University spricht über die Vorteile der zirkulären RNA und argumentiert, dass man mit nur einer Injektion ein ausreichend haltbares Protein erhalten könne.Im Juli 2022 veröffentlichte das Team von Zhang Yuanhao einen Artikel in der Zeitschrift Nature Biotechnology, der zeigte, dass durch mehrere Optimierungsdesigns die Proteinausbeute einer erfolgreichen zirkulären RNA-Translation um das Hundertfache gesteigert werden konnte, wodurch eine effektive und dauerhafte Proteinproduktion in vivo erreicht werden kann.Zhang gründete zusammen mit dem mRNA-Pionier Drew Weissman, Gewinner des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 2023, und anderen ein Unternehmen namens Orbital Therapeutics, das in der ersten Hälfte dieses Jahres eine Serie-A-Finanzierungsrunde im Wert von 270 Millionen US-Dollar abschloss.Befürworter der zirkulären RNA-Technologie erwarten, dass sie sich zur bevorzugten RNA-Plattform der Pharmaindustrie entwickeln und möglicherweise die nächste Generation von Impfstoffen, Therapien für seltene Krankheiten und Krebsmedikamenten ermöglichen wird.Bei der Entwicklung zirkulärer RNA als Therapie müssen wir die zusätzliche Sequenz im Ringbildungsprozess entfernen, um eine unnötige Immunreaktion zu vermeiden. Lingling Chen, Forscherin am Center of Excellence in Molecular and Cellular Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, es hänge maßgeblich von der spezifischen Art und Weise ab, wie die zirkuläre RNA aufgebaut sei. Ihre im November 2021 in der Fachzeitschrift Molecular Cell veröffentlichte Forschung zeigt, dass beim Aufbau zirkulärer RNA die vom selbstspleißenden Motiv hinterlassene Sequenz die RNA-Faltung verzerrt, was zu einer unregelmäßig strukturierten Ringstruktur führt, die eine Immunreaktion auslöst.In manchen Fällen ist eine Immunreaktion jedoch erwünscht. Im März 2022 veröffentlichte ein Team um Professor Wei Wensheng von der Universität Peking einen Artikel in der Fachzeitschrift Cell. Die Studie an Mäusen und Affen zeigte, dass zirkuläre RNA-Impfstoffe im Vergleich zu linearen mRNA-Impfstoffen mehr neutralisierende Antikörper und wirksamere T-Zell-Reaktionen induzierten. Zudem ist zirkuläre RNA bei Raumtemperatur stabiler als lineare mRNA, sodass Impfstoffe auf Basis zirkulärer RNA ohne Kühlkette gelagert und transportiert werden können. Professor Wei Wensheng gründete Cyranos Bio und hat mit der Erprobung eines zirkulären RNA-COVID-19-Impfstoffs am Menschen begonnen. Dies ist das erste Mal, dass ein synthetisches zirkuläres RNA-Medikament am Menschen getestet wurde. Im Jahr 2023 könnten weitere Medikamente auf Basis zirkulärer RNA in die klinische Erprobung gehen, darunter ein Krebstherapeutikum von CureVac, das zirkuläre RNA zur Kodierung des immunstimulierenden Moleküls Interleukin-12 (IL-12) verwendet.Orna bereitet den Beginn einer klinischen Studie einer zirkulären RNA-Therapie im Jahr 2024 vor. Diese zirkuläre RNA-Therapie kann Immunzellen so umprogrammieren, dass sie Blutkrebs bekämpfen. Auf der Konferenz der American Society of Gene and Cell Therapy (ASGCT) im Mai dieses Jahres präsentierten Ornas Wissenschaftler präklinische Forschungsergebnisse, die zeigten, dass die Injektion einer niedrigen Dosis LNP-vermittelter zirkulärer RNA in Mäuse T-Zellen in situ umprogrammieren und Tumore in einem Mausmodell für Leukämie eliminieren konnte, ohne dass komplexe Zelltechnik oder hochintensive Konditionierungsmedikamente erforderlich waren.Synthetische zirkuläre RNAs können nicht nur therapeutische Proteine ​​kodieren. Wenn sie sich in spezifische Formen falten, können diese zirkulären RNAs auch direkt an Zielmoleküle wie Antikörper binden und so als eine Art Medikament, sogenannte Aptamere, dienen. Sie können verschiedene Arten von regulatorischen Molekülen einfangen, isolieren und so effektiv aus der zellulären Umgebung entfernen. Sie können auch als „Antisense-Faktoren“ fungieren, um an Gentranskripte (mRNAs) zu binden und deren Expression zu blockieren oder zu verändern. Darüber hinaus können sie als Leitmoleküle für RNA-Editierungsanwendungen dienen und spezifische Enzyme zu den mutierten Gentranskripten leiten, die korrigiert werden müssen. Verschiedene Startups erforschen diese Anwendungen aktiv. Künstliche Intelligenz fördert die Forschung zu zirkulärer RNA Im Mai 2023 veröffentlichten Huang Liang und Zhang Liang (derzeit Professor an der China Pharmaceutical University), beide von Baidu Research USA, in Zusammenarbeit mit Sinovac eine Arbeit in der renommierten internationalen Fachzeitschrift Nature. Sie nutzten Werkzeuge der künstlichen Intelligenz (KI), um die mRNA-Sequenz des Impfstoffs zu optimieren und so zur Entwicklung wirksamerer und stabilerer mRNA beizutragen.Diese Forschung liefert nicht nur ein zeitgemäßes und vielversprechendes Werkzeug für mRNA-Impfstoffe, sondern bietet auch großes Potenzial für mRNA-Therapien, die das Gesundheitswesen revolutionieren könnten. LinearDesign, ein im Rahmen der Studie entwickeltes lineares Design-Tool, optimiert die mRNA, die alle therapeutischen Proteine ​​kodiert, einschließlich monoklonaler Antikörper und Krebsmedikamente. Im Juli 2023 veröffentlichte das Team einen Artikel im Preprint bioRxiv, in dem es die Algorithmusplattform circDesign zur Vorhersage der Struktur und Sequenzgestaltung zirkulärer RNA weiterentwickelte.Das Forschungsteam wandte den circDesign-Algorithmus auf das Sequenzoptimierungsdesign des auf circRNa ​​basierenden Tollwutimpfstoffs und des Herpes-Zoster-Impfstoffs an, wodurch die Sequenzstabilität, die Proteintranslationseffizienz und die Immunogenität von circRNA in Mausmodellen verbessert wurden, und verifizierte erfolgreich die Wirksamkeit der circDesign-Plattform bei der Optimierung des circRNA-Sequenzdesigns. Berichten zufolge handelt es sich hierbei um den weltweit ersten Fall, in dem das Design zirkulärer RNA durch Algorithmen künstlicher Intelligenz optimiert wurde. Dies dürfte das sequenzoptimierte Design zirkulärer RNA vereinfachen und die Effizienz, Stabilität und das Niveau der Proteintranslation verbessern. Professor Zhang Liang von der China Pharmaceutical University, Mitentwickler des circDesign-Algorithmus und von LinearDesign, erklärte, dass das Sequenzdesign für zirkuläre RNA im Vergleich zu linearer RNA mehr Faktoren berücksichtigen müsse. Das Team erforscht derzeit aktiv Designalgorithmen für verschiedene RNA-Plattformen. Es besteht die Hoffnung, dass KI-Technologie die Entwicklung von RNA-Impfstoffen und -Medikamenten beschleunigen wird.Probleme mit zirkulärer RNAAuf dem Gebiet der zirkulären RNA wurden neue Fortschritte erzielt, doch mit der Entwicklung dieses Gebiets sind auch einige Probleme aufgetaucht.  Im Juni wurde bekannt, dass Laronde, das am stärksten finanzierte Unternehmen im Bereich der zirkulären RNA, Daten gefälscht hatte. In seinem Kernforschungsprojekt nutzte es zirkuläre RNA zur Expression von GLP-1 zur Gewichtsabnahme. Dies weckte auch Zweifel am Potenzial zirkulärer RNAs.Strand Therapeutics, ein Unternehmen, das synthetische, biologische mRNA-basierte Therapien entwickelt, hat ebenfalls Circra-basierte Therapien entwickelt. Der Mitbegründer und CEO des Unternehmens, Dr. Jake Becraft, sagte jedoch, Circra-RNAs seien Schrott! Die zahlreichen Herausforderungen bei der Entwicklung eines Medikaments oder einer Therapie auf Circra-RNA-Basis sind überwältigend und werden oft übersehen. Der erste Versuch am Menschen mit einem Medikament auf Basis zirkulärer RNA wurde im August gestartet. Zirkuläre RNAs sind jedoch noch weit davon entfernt, eine Revolution in der Arzneimittelentwicklung auszulösen oder Larondes Versprechen zu erfüllen, bis Ende des Jahrhunderts 100 neue Medikamentenprogramme auf Basis zirkulärer RNAs zu entwickeln. Ob die Vorteile zirkulärer RNA sie anderen dauerhaften Behandlungen wie der traditionellen Gentherapie sowie neuen Genomeditierungstherapien überlegen machen, bleibt Gegenstand laufender Forschung und wissenschaftlicher Untersuchungen. Alexander Wesselhoeft, Erstautor der 2018 erschienenen Arbeit, die neue Anwendungen fremder zirkulärer RNAs für in eukaryotischen Zellen exprimierte Proteine ​​aufzeigte, und Mitbegründer von Orna Therapeutics, ist jedoch weiterhin optimistisch in Bezug auf zirkuläre RNAs. Er ist heute Direktor der RNA-Therapie am Brigham Institute for Gene and Cell Therapy des Massachusetts General Hospital. Er ist überzeugt, dass zirkuläre RNAs trotz des großen Erfolgs linearer mRNA-Impfstoffe die Zukunft sind und die erste Wahl für RNA-Therapietechnologien sein werden.