撰文 | Qi责编 | 酶美超过8%的人类基因组由源自长末端重复（long termin...|?张峰团队开发RNA递送工具，促进核酸治疗技术的开发

2026-01-27

撰文|Qi
责编|酶美
超过8%的人类基因组由源自长末端重复（longterminalrepeat,LTR）逆转录元件的序列组成，它们在整个进化过程中已整合到哺乳动物基因组中。逆转录病毒和逆转录转座子具有许多共同特征，包括核心结构基因（gag），然而，尽管逆转录转座子是在细胞内复制，但逆转录病毒获得包膜(env)基因已可以实现细胞间复制【1】。大多数内源性逆转录元件已经失去了它们的原始功能，但它们的一些基因已被用于正常哺乳动物的多种生理过程。 gag同源物Arc ，已被报道可以参与记忆巩固并调节皮肤炎症，另一种同源物是LTR逆转录转座子衍生蛋白质PEG10 ，也被报道可以参与哺乳动物胎盘的形成【2,3】。两种同源物均能形成衣壳并能转移或结合RNA ，提高了哺乳动物基因组中编码的逆转录衍生蛋白质可用于转移特定核酸的可能性，为细胞间通讯提供了一种潜在的可编程机制。
2021年8月20日，来自美国BroadInstitute/霍华德·休斯医学研究所的张锋团队在Science杂志上发表了一篇题为Mammalianretrovirus-likeproteinPEG10packagesitsownmRNAandcanbepseudotypedformRNAdelivery的文章，这项研究利用PEG10非翻译区与目的基因的可重编程特性，开发了一种SEND（selectiveendogenousencapsidationforcellulardelivery）模块化平台，利用小鼠和人类PEG10来包装、分泌和递送特定RNA ，极大地扩展了核酸治疗的应用。

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为了鉴定具有转移特定核酸潜力的基因，作者专注于在人类和小鼠基因组中搜索包含核心衣壳（corecapsid,CA）结构域的gag同源物，同时需要具有人和小鼠间的保守性，且在成人组织中具有可检测的mRNA水平。随后，作者在HEK293T细胞中分别过表达筛选出的小鼠基因，通过超速离心分别收集全细胞裂解物和病毒样颗粒级分（virus-likeparticle,VLP），其中， MusmusculusPEG10（MmPEG10）是VLP级分中最丰富的蛋白质。作者使用RNA-seq检测由gag同源物形成的衣壳样颗粒是否含有特定的mRNA 。先前已经报道MmPEG10可以与滋养层干细胞中包括其自身在内的许多mRNA结合【4】，这项工作进一步表明MmPEG10可以结合并分泌自身mRNA到VLP级分中。需要注意的是， PEG10包含两个核酸结合结构域，分别为核衣壳（nucleocapsid,NC）和逆转录酶（nucleocapsid,RT），作者通过增强的交联免疫共沉淀（eCLIP）实验，在小鼠N2a神经母细胞瘤细胞系中证明与mRNA的结合能力依赖于这两个结构域。此外，先前研究已经报道MmPEG10与mRNA结合后会增加靶转录物的细胞丰度，为了在体内验证这种效应，作者敲除了新生小鼠大脑中的MmPEG10基因表达，下调的49个基因的mRNA恰好是对照组小鼠大脑中MmPEG10结合的mRNA ，进一步证实MmPEG10通过结合和稳定mRNA在神经发育中发挥作用。
为了测试是否能利用MmPEG10和RNA的重编程特性，将目的mRNA在受体细胞中有效地包装、传递和翻译。作者利用Cre-loxP系统，将Cre重组酶编码序列与MmPeg10的5'和3'UTR侧接，并在有无融合剂fusogen ，一种水疱性口炎病毒包膜蛋白（vesicularstomatitisvirusenvelopeprotein,VSVg）的条件下与MmPeg10共转染。 VSVs假型化的MmPEG10VLP可以分泌至细胞外囊泡中，介导CremRNA转移至目标loxP-GFPN2a细胞中，证实了借助Peg10UTR和fusogen可以实现mRNA的功能性细胞间转移。

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图1.通过重编程完成mRNA功能性传递示意图和验证结果
接下来，作者想知道能够有效完成功能转移所需的最小MmPEG10UTR包装信号，于是创建了编码MmPeg105'UTR、Cre和不同的MmPeg103'UTR的500bp片段的载体。作者发现， 3'UTR的近端500bp足以将CremRNA有效地功能转移到目标细胞中，这三部分定义为“Mm.cargo(RNA)” 。使用与MmPeg10相同的方法，作者也同样发现5'UTR和3'UTR的前500bp足以介导CremRNA的功能转移，并定义为“Hs.cargo(RNA)” 。同时，作者去除了MmPeg10/HsPEG10编码序列中任何额外的PEG10顺式结合元件的影响对上述包装过程进行优化，将优化后产生的系统成为用于细胞递送的选择性内源性衣壳化系统（selectiveendogenousencapsidationforcellulardelivery,SEND）。

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