張鋒最新論文：這種人體天然蛋白可形成病毒樣衣殼，可被改造為mRNA遞送載體

　　基于RNA的治療方法（包括mRNA疫苗），具有預防和治療廣泛疾病的巨大潛力。為了實現這一潛力，我們需要一套有效的遞送載體，將治療性RNA貨物有效包裝并安全地遞送到特定的組織中。

　　目前已經開發出多種遞送方式，包括非病毒遞送載體，例如脂質納米顆粒（LNP），以及病毒遞送載體，例如腺相關病毒（AAV）。然而，這些方法的廣泛適用性受到多種因素限制，包括遞送貨物的大小限制、免疫原性、組織特異性靶向問題以及生產的可擴展性。

　　早在2021年8月，張鋒團隊在 Science 期刊發表論文【1】，利用人類基因組中的逆轉錄病毒樣蛋白PEG10，開發了一種全新的RNA遞送平臺——SEND，該系統能夠在mRNA周圍形成球形保護性衣殼，從而實現對mRNA的封裝和遞送。

　　2024年3月5日，張鋒教授團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）發表了題為：Human paraneoplastic antigen Ma2 (PNMA2) forms icosahedral capsids that can be engineered for mRNA delivery 的研究論文。

　　該研究開發了一種基于人類PNMA2蛋白的mRNA遞送方式，PNMA2蛋白可在人類細胞中自然形成二十面體衣殼，工程改造的PNMA2變體（ePNMA2），可以在體外封裝mRNA并將其遞送到宿主細胞。

　　人類基因組中的一些內源基因編碼的逆轉錄病毒gag樣基因，這些基因是從古代逆轉錄病毒入侵人類基因組后殘留下來的序列。

　　人類的PNMA蛋白家族包含超過12種蛋白質，最初被發現是因為一些PNMA在副腫瘤神經疾病患者中編碼自身抗原。一些PNMA蛋白家族成員被證明可以形成gag樣衣殼結構域，但它們組裝成衣殼和在細胞間遞送的能力仍不清楚。

　　在這項研究中，研究團隊探討了人類PNMA蛋白質形成衣殼并包裝和遞送RNA的潛力。該研究發現，人類細胞分泌了許多PNMA蛋白，其中PNMA2能夠有效地形成二十面體衣殼，并能夠在體外從重組蛋白質中進行自組裝，然而，天然的PNMA2蛋白并不能自然地包封核酸。

　　接下來，研究團隊解析了PNMA2的冷凍電鏡（cryo-EM）結構，并利用該結構進行了工程化改造，將RNA結合域整合到其C端的工程化PNMA2蛋白（ePNMA2），可在體外封裝mRNA，將這些自組裝的ePNMA2衣殼與細胞穿透肽LAH4結合，可在哺乳動物細胞中實現高效的功能性mRNA遞送，展示了內源性工程化衣殼作為核酸治療遞送載體的潛力。此外，進一步對ePNMA2衣殼進行工程改造，可能在沒有LAH4的情況下轉染進細胞內，或實現對細胞類型或組織的靶向遞送。

　　人PNMA2衣殼的冷凍電鏡結構

　　利用工程化ePNMA2實現RNA的封裝和遞送

　　此外，該研究還發現，PNMA蛋白家族的其他成員也能夠形成病毒樣衣殼，這表明它們可能也適合用作遞送載體，并提高了這些蛋白質參與細胞間通訊的可能性。