综述：抑制型tRNA作为无义突变相关病理的个性化治疗

这篇综述系统阐述了抑制型tRNA（sup-tRNA）在治疗无义突变相关疾病中的最新进展。文章详细介绍了sup-tRNA的设计策略（包括反密码子工程、TψC茎优化等）、两种递送途径（胞质直接递送IVT-sup-tRNA和核内AAV递送），并探讨了其在囊性纤维化（CFTR）、杜氏肌营养不良（DMD）等疾病中的应用前景。作者特别强调了基于tRNA结构功能关系的理性设计原则，以及"篮子策略"在个性化医疗中的潜力。

　　

tRNA生物学的新纪元：抑制型tRNA治疗无义突变疾病

1. 1.

   引言

   无义突变约占人类单基因疾病的11%，这类突变将氨基酸编码的密码子转变为提前终止密码子（PTC），导致蛋白质合成中断。传统的小分子通读诱导药物（TRID）临床效果有限，而抑制型tRNA（sup-tRNA）通过精确识别PTC并恢复翻译，展现出巨大治疗潜力。

2. 2.

   tRNA的功能图谱

   tRNA在蛋白质合成中扮演核心角色，其经典功能是解码mRNA上的有义密码子。人类基因组包含约600个tRNA基因，可产生432种独特的tRNA序列。tRNA的保守二级结构（三叶草构型）和广泛修饰（如Ψ修饰）对其功能至关重要。值得注意的是，某些天然tRNA可进化出解码终止密码子（UGA/UAG/UAA）的能力，这为工程化sup-tRNA提供了灵感。

3. 3.

   递送策略的双轨制

   sup-tRNA治疗可采用两种递送途径：

   • •

     胞质递送：通过脂质纳米颗粒（LNP）递送体外转录（IVT）的成熟sup-tRNA，6小时内即可发挥作用，适合快速起效需求

   • •

     核内递送：利用AAV载体递送sup-tRNA基因，通过宿主转录机制持续表达，适合长期治疗

4. 4.

   设计革命

   sup-tRNA设计已从简单的反密码子编辑（ACE-tRNA）发展到多维度优化：

   • •

     反密码子茎环改造提升解码效率

   • •

     TψC茎优化（如增加GC含量）可增强与延伸因子eEF1A的相互作用

   • •

     受体茎工程改善稳定性

   • •

     对核内递送系统，5'-UCE启动子元件的筛选可精确调控表达水平

5. 5.

   个性化医疗新范式

   针对不同PTC类型（如UGA占38.5%），需要开发19种sup-tRNA变体。"篮子策略"允许单一高效sup-tRNA治疗跨基因的相同PTC突变。值得注意的是，PTC上下游序列的翻译动态会显著影响sup-tRNA效率，这解释了为何某些位点（如CFTR基因R1162X）更难纠正。

6. 6.

   挑战与前景

   尽管前景广阔，sup-tRNA治疗仍面临：

   • •

     组织特异性递送障碍（如血脑屏障穿透）

   • •

     长期安全性评估（特别是核内递送的持续表达）

   • •

     免疫原性控制（对IVT-sup-tRNA尤为重要）

随着tRNA修饰化学、人工智能辅助设计和递送技术的进步，sup-tRNA有望成为首个获批的tRNA疗法，为数千种罕见病提供精准治疗方案。