综述:鼻病毒靶向 RNA 疗法的机遇

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:CMI Communications

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  本文聚焦鼻病毒(RV)相关治疗研究。RV 会引发多种呼吸疾病,现有治疗手段有限。文章回顾了 RV 的病毒学、流行病学及传统治疗尝试,重点介绍 RNA 疗法在抗 RV 感染方面的进展,为开发有效治疗手段提供思路。

  

1. 鼻病毒(RV)研究背景


RV 是引发普通感冒的常见病原体,如今还被发现与慢性呼吸道疾病(哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、囊性纤维化)的恶化,以及婴儿、老年人和免疫功能低下者的严重下呼吸道感染密切相关。虽然影响重大,但由于 RV 有大约 180 种亚型,抗原多样性广泛,抗体交叉反应有限,目前尚无获批的 RV 疫苗或特异性抗病毒药物。

2. RV 研究方法


通过在 PubMed? 和 Web of Science?进行全面文献检索,搜索与呼吸道病毒和小 RNA 病毒 RNA 疗法开发相关的文章,仅纳入英文文献。由两名独立评审员筛选摘要和全文,结合作者对文献的了解,选取相关文章。

3. RV 病毒学


3.1 RV 结构与感染机制


RV 属于小 RNA 病毒科肠道病毒属,是正链单链 RNA 病毒。病毒粒子小(约 30nm),无包膜,衣壳由 VP1、VP2 和 VP3 三种结构蛋白重复排列形成二十面体,VP4 位于衣壳内部,将基因组锚定在衣壳上。基于基因组分类,RV 分为 RV-A、RV-B 和 RV-C 三个种,约 180 种亚型。不同亚型的 RV 通过结合不同受体入侵细胞,如多数 “主要” 组 RV-A 亚型和所有 RV-B 亚型结合细胞间粘附分子 - 1(ICAM-1),部分 RV-A 亚型结合低密度脂蛋白受体(LDLR),RV-C 种则结合钙粘蛋白相关家族成员 3 受体(CDHR-3)。

3.2 RV 诱导的疾病


RV 感染常引发上呼吸道症状,如鼻塞、流涕、喉咙痛、打喷嚏、咳嗽和头痛等。成人每年感染 2 - 5 次,儿童每年感染 6 - 10 次,约占普通感冒病例的一半至四分之三。传播途径主要为空气传播,也可通过污染物和手间接传播。感染通常持续 5 - 10 天,潜伏期 1 - 3 天。普通感冒虽症状较轻可自愈,但会带来经济负担。在易感人群中,RV 感染还会引发严重疾病,如 5 岁以下儿童因呼吸道症状住院的病例中,RV 感染占比可达 30%,有喘息和 / 或哮喘病史的儿童中该比例升至 45% 。在老年人和免疫功能低下患者中,RV 感染严重程度与流感相似。此外,RV 下呼吸道感染和喘息还与日后哮喘的发生有关,也是哮喘和 COPD 恶化的主要原因,增加了这些慢性呼吸道疾病的发病率、死亡率和医疗成本,在囊性纤维化等疾病中也有类似影响。

3.3 RV 抗病毒药物


针对 RV 的抗病毒药物研发已有不少尝试。进入临床试验的 RV 特异性抗病毒药物多为衣壳结合小分子,通过结合 VP1 峡谷中的疏水口袋,稳定衣壳,阻止脱壳所需的构象变化,但对 RV-C 种的疗效可能较差,部分 RV-A 和 RV-B 亚型还会对其产生耐药性。新发现的 RV 衣壳可成药口袋,目前尚无针对性药物进入临床试验。一些非 RV 特异性抗病毒药物,如吸入性干扰素 -β、干扰素 -λ(ETH47,XW001)、利巴韦林、PI4KB 抑制剂(GSK 3923868,enviroxime)、2 - 脱氧 - D - 葡萄糖、聚肌胞(PrEP - 001)和 HEX17(Neumifil)等,也进行了治疗 RV 感染的临床试验,但均未获批。

3.4 疫苗开发


RV 疫苗开发历史悠久,20 世纪 60 年代至 70 年代进行的临床试验,包括灭活疫苗和减毒活疫苗,虽能产生针对同源 RV 血清型(通常是 RVA - 13)的中和抗体,但无法诱导针对异源挑战的广泛有效免疫。后续评估的多价(10 种血清型)福尔马林灭活 RV 疫苗,中和抗体滴度低,也不能提供交叉血清型保护。早期疫苗研发受限,可能是因为灭活病毒滴度不足、包含血清型不够、福尔马林灭活破坏保护性表位、未使用佐剂以及肌肉注射阻碍鼻腔抗体生成等。2008 年小鼠模型的建立推动了 RV 疫苗研究,2010 年代发现了更有效的交叉中和保守表位。近年来,基于结构的疫苗设计方法通过识别病毒粒子表面保守结构区域来选择抗原,但由于 RV 亚型众多,抗原多样性广泛,疫苗研发仍面临挑战。不同亚型在不同人群中的致病性不同,且 RV 全球全年流行,亚型循环模式复杂,需要广泛监测,但目前全球监测网络缺乏社区数据。

4. RNA 疗法


4.1 传统和自我扩增 mRNA 疫苗


mRNA 疫苗利用合成的 mRNA 编码候选抗原,细胞表达抗原后触发适应性免疫反应,产生特异性抗体并建立免疫记忆。mRNA 疗法虽起源早,但发展受稳定性和炎症问题限制,后通过脂质纳米颗粒递送和核苷修饰等技术得以克服。COVID-19 大流行证实了 mRNA 技术在人类疫苗中的可行性,多款针对其他呼吸道病毒的 mRNA 疫苗也在研发中,部分已进入临床试验,如 Moderna 的 RSV mRNA 疫苗已获批用于 60 岁以上成人。自我扩增 mRNA(saRNA)疫苗除表达抗原外,还编码病毒 RNA 复制酶复合物,可延长抗原表达,减少 mRNA 用量,但存在制造困难、易降解、易聚集、激活先天免疫系统和潜在毒性等问题。针对非包膜病毒(如小 RNA 病毒科)的 mRNA 疫苗研究取得进展,已有针对 RV 的 mRNA 疫苗进入临床前研究,有望进入 I 期临床试验。

4.2 核酸疗法及作为 RV 抗病毒药物的潜在应用


疫苗通常不能完全预防感染,免疫功能低下者更依赖抗病毒疗法。核酸技术可作为 mRNA 疫苗的补充治疗方法。

  • RNA 干扰(RNAi):RNAi 是通过小非编码 RNA 引导序列特异性基因沉默的过程。小干扰 RNA(siRNA)可靶向病毒基因组序列,诱导病毒 RNA 降解,干扰病毒复制。针对 RSV 和 SARS-CoV-2 的 siRNA 疗法已进入临床试验,但面临脱靶效应、稳定性差、递送困难和病毒耐药性等问题。对于 RV,设计有效 siRNA 可能限于正链 RNA,虽 5′- 非翻译区(5′-UTR)高度保守,但针对 RV-A16 5′-UTR 的 siRNA 在体外未降低病毒载量,其他非保守区域则需要大量 siRNA 才能实现广谱抗病毒效果,因此靶向 5′-UTR 仍需进一步探索。
  • 反义寡核苷酸(ASO):ASO 是短的合成 RNA 或 DNA 序列,可与互补靶 RNA 结合,部分 ASO 可通过招募 RNAse H 驱动靶序列降解,也可通过空间位阻抑制 RNA 结合蛋白与靶 RNA 结合。ASO 已用于干扰多种病毒复制,针对小 RNA 病毒科病毒的研究显示出一定效果,还可帮助 siRNA 提高对病毒基因组保守区域的可及性,虽相关文献有限,但新的 RNA 结构预测分析为 ASO 开发提供了潜在方向。
  • CRISPR-Cas13:CRISPR-Cas13 是靶向 RNA 的基因编辑系统,可识别并切割单链 RNA 分子。针对多种呼吸道病毒和小 RNA 病毒的研究显示其具有抗病毒潜力,如靶向 EV-A71 5′-UTR 可降低小鼠病毒载量,但存在脱靶效应和递送困难等问题,目前正在探索优化策略。
  • 适体(Aptamer):适体是通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)获得的单链寡核苷酸,可特异性结合靶标,具有生产成本低、可靶向非免疫原性表位等优势。针对小 RNA 病毒科病毒的研究较少,有望通过靶向 RV 基因组 5′-UTR 或保守蛋白基序发挥抗病毒作用,但需要解决易被核酸酶降解、肾滤过快、潜在毒性等问题。

5. 结论


RV 感染对社会经济和临床影响重大,RNA 技术的进步为 RV 治疗研究带来新机遇。其多功能性和快速开发潜力,为应对 RV 多样性问题提供了独特途径,有望推动 RV 治疗手段的发展,减轻 RV 感染带来的负担。

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