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近日，中國科學院武漢病毒研究所/高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室李峰研究員團隊在國際學術期刊Nano Letters發表了一項題為“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。該研究在活細胞中實現了病毒樣顆粒（VLP）對目標mRNA的特異性封裝，并繪制了VLP內部RNA的全景圖譜，為mRNA藥物遞送系統的精準設計提供了重要參考。
mRNA遞送系統是mRNA疫苗、基因編輯、蛋白質替代治療等前沿生物醫藥技術的重要基礎。病毒衣殼是天然的核酸遞送系統，由衣殼蛋白組裝而成的籠形納米結構（即VLP）是設計mRNA遞送系統的理想平臺。在復雜的活細胞環境中，如何提高工程化VLP對目標mRNA包裝的特異性，一直是該領域的重要科學問題。同時，另一個相關的問題——除目標mRNA外 ，VLP中還可能包裝其它哪些RNA，目前也缺乏認識。
為此，研究團隊以MS2 VLP為載體，在酵母細胞中進行EGFP mRNA的包裝，通過調節EGFP mRNA上包裝信號的拷貝數（n = 0、1、3），獲得了三種VLP。定量分析表明，它們平均每1000個 VLP對EGFP mRNA的包裝拷貝數分別為8 （n = 0）、42（n = 1）、210（n = 3）。對VLP內總RNA的轉錄組學分析顯示，目標EGFP mRNA的特異性可達82%（n = 3）；同時，在這些VLP中都發現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RNA的包裝。該研究通過模擬病毒在宿主細胞中的自我復制過程，將工程化VLP的表達與目標mRNA的轉錄相耦合，實現了活細胞環境下VLP包裝mRNA特異性的定量控制，對VLP及其mRNA載荷的精準設計以及生產宿主的清晰生物學背景提出了更高要求。這一成果為基于VLP的mRNA遞送系統的優化設計提供了理論依據 ，對探索mRNA藥物及其遞送系統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基金、國家重點研發計劃及武漢市重大科技專項等項目的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c04541