张锋最新论文：这种人体天然蛋白可形成病毒样衣壳，可被改造为mRNA递送载体

　　基于RNA的治疗方法（包括mRNA疫苗），具有预防和治疗广泛疾病的巨大潜力。为了实现这一潜力，我们需要一套有效的递送载体，将治疗性RNA货物有效包装并安全地递送到特定的组织中。

　　目前已经开发出多种递送方式，包括非病毒递送载体，例如脂质纳米颗粒（LNP），以及病毒递送载体，例如腺相关病毒（AAV）。然而，这些方法的广泛适用性受到多种因素限制，包括递送货物的大小限制、免疫原性、组织特异性靶向问题以及生产的可扩展性。

　　早在2021年8月，张锋团队在 Science 期刊发表论文【1】，利用人类基因组中的逆转录病毒样蛋白PEG10，开发了一种全新的RNA递送平台——SEND，该系统能够在mRNA周围形成球形保护性衣壳，从而实现对mRNA的封装和递送。

　　2024年3月5日，张锋教授团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了题为：Human paraneoplastic antigen Ma2 (PNMA2) forms icosahedral capsids that can be engineered for mRNA delivery 的研究论文。

　　该研究开发了一种基于人类PNMA2蛋白的mRNA递送方式，PNMA2蛋白可在人类细胞中自然形成二十面体衣壳，工程改造的PNMA2变体（ePNMA2），可以在体外封装mRNA并将其递送到宿主细胞。

　　人类基因组中的一些内源基因编码的逆转录病毒gag样基因，这些基因是从古代逆转录病毒入侵人类基因组后残留下来的序列。

　　人类的PNMA蛋白家族包含超过12种蛋白质，最初被发现是因为一些PNMA在副肿瘤神经疾病患者中编码自身抗原。一些PNMA蛋白家族成员被证明可以形成gag样衣壳结构域，但它们组装成衣壳和在细胞间递送的能力仍不清楚。

　　在这项研究中，研究团队探讨了人类PNMA蛋白质形成衣壳并包装和递送RNA的潜力。该研究发现，人类细胞分泌了许多PNMA蛋白，其中PNMA2能够有效地形成二十面体衣壳，并能够在体外从重组蛋白质中进行自组装，然而，天然的PNMA2蛋白并不能自然地包封核酸。

　　接下来，研究团队解析了PNMA2的冷冻电镜（cryo-EM）结构，并利用该结构进行了工程化改造，将RNA结合域整合到其C端的工程化PNMA2蛋白（ePNMA2），可在体外封装mRNA，将这些自组装的ePNMA2衣壳与细胞穿透肽LAH4结合，可在哺乳动物细胞中实现高效的功能性mRNA递送，展示了内源性工程化衣壳作为核酸治疗递送载体的潜力。此外，进一步对ePNMA2衣壳进行工程改造，可能在没有LAH4的情况下转染进细胞内，或实现对细胞类型或组织的靶向递送。

　　人PNMA2衣壳的冷冻电镜结构

　　利用工程化ePNMA2实现RNA的封装和递送

　　此外，该研究还发现，PNMA蛋白家族的其他成员也能够形成病毒样衣壳，这表明它们可能也适合用作递送载体，并提高了这些蛋白质参与细胞间通讯的可能性。