RNA 技术助力昆山杜克大学的医疗研究开疆拓土 | 昆山杜克大学

RNA 技术助力昆山杜克大学的医疗研究开疆拓土

2021年1月29日


黄林峰在昆山杜克大学的实验室

文 | John Butcher

近期数月,核糖核酸(RNA)疗法因其在新冠肺炎疫苗中的频繁应用迅速成为国际新闻中的热点,但人们对这一新兴医疗技术在亚洲的研发却知之甚少。不过事实上许多专精于 RNA 技术研究的机构与企业都处于这一地带,比如专业从事基于 RNA 干扰技术的核酸药物研发的顶尖高新技术企业——苏州瑞博生物技术有限公司就坐落在中国江苏省的昆山市内,与其相邻的还有一系列 RNA 技术公司以及昆山杜克大学生物学副教授黄林峰博士的实验室,在这个实验室里黄林峰博士一直专注于 RNA 强大生物技术和治疗法研究的最前沿。

黄林峰博士投入十多年的时间来研究RNA 相关科技在预防遗传疾病和制造环保农药中的应用。他即将研发出一项能使 RNA 生产速度加快并且成本更低、制造更容易的技术,从而大大增加未来对RNA的使用;黄林峰博士表示:“这将是首个利用细菌发酵生产一种高功能RNA的生物工程技术。”

RNA是连接DNA(脱氧核糖核酸)和蛋白质的关键遗传物质,而RNA疗法是指使用RNA用于疫苗和治疗各种疾病,是一个正在蓬勃发展的医学方向。在被紧急批准用于新冠疫苗之前,RNA疗法仅用于少数治疗遗传病的药物中。

黄林峰博士的研究重点是制造小片段RNA,从而通过靶向信使RNA(mRNA),即与基因遗传序列相对应的单链RNA分子,抑制基因表达或关闭功能失常的基因。人造mRNA还可以用来在人体内产生额外的蛋白质,以诱导免疫反应或补偿某种基因的缺乏。

黄林峰博士表示,与其他治疗方式或药物相比,RNA疗法的优势在于设计和生产方便,功能更明确,副作用更小,这也使得其效果普遍更好。

相比之下,“传统的药物,主要是蛋白质和化学小分子,选择和开发都很困难,而且对于很多传统药物来说,研究人员也不清楚它们到底是如何发挥作用的。”

RNA疗法的缺点是合成RNA “极不稳定”,生产成本高,同时RNA是生物大分子,难以轻易穿过细胞膜进入细胞,到达目标器官。

儿时的梦想

黄林峰博士一直都着迷于科学研究。“我从小就对科学充满了好奇和热情,梦想成为一名科学家。”

2003年,他获得中国农业大学生物科学学院学士学位,儿时的梦想初具雏形。

黄林峰随后来到英国牛津市,成为英国生态与水文中心(U.K. Centre for Ecology and Hydrology)王晖博士课题组的访问研究员,之后又在位于英格兰东部诺里奇市的约翰·英尼斯中心(JIC)塞恩斯伯里实验室(Sainsbury Laboratory)攻读了四年博士学位,师从英国著名植物科学家和遗传学家大卫·鲍尔科姆爵士(David Baulcombe)。

在攻读博士期间,黄林峰开始对RNA产生了兴趣,并着手研究一种新发现的、具有植物特异性并且依赖DNA的RNA聚合酶。在塞恩斯伯里实验室,黄林峰首先揭示了这种新型RNA聚合酶的生化特性,并开始将研究重点聚焦于RNA干扰(RNAi)的生物学原理和技术应用,RNA干扰是改变基因活性的一种自然手段。

此后,黄林峰博士探索了多个研究课题,包括生产基于RNA的癌症药物,并研究RNA在应对寨卡病毒、一种会导致新生儿小头畸形和其他先天性畸形的病毒感染方面的用途。 2018年,黄林峰博士成为生物技术创业者,在香港科技园创建了小默生物科技有限公司,利用他发明的技术“开发革命性的RNA干扰产品,用于药物发现和农业应用,对RNA干扰技术市场产生重大影响。”

2019年,黄林峰博士与他在担任香港城市大学生物医学系副教授时期的同事在RNA疗法研发方面取得了重要进展。他们开发了一种高效的小干扰RNA(siRNA) 传送工具,用于癌症联合治疗,克服了该应用难以传送给病患的局限性。目前,在昆山杜克大学的实验室里,黄林峰博士正处于新突破的边缘,很可能会进一步推动这一新兴技术的开发和应用。

黄林峰博士和团队已经证明了利用细菌发酵进行大规模生产siRNA的能力。从本质上讲,这涉及到利用微生物生产合成RNA。这项被他形容为“就像发酵啤酒一样”的技术可以在任何地方更便宜也更容易得进行生产,这也意味着将减少运输需求。

黄林峰博士指出,这个过程使用 “细菌细胞作为‘工厂’来制造高效和特异性的siRNA,”可用于广泛的RNA应用,包括诱导特定基因沉默以预防遗传疾病。而且“这项技术使用了简单的设备设置、廉价的材料和环保的工艺,”意味着可以低成本、大规模地进行生产。

黄林峰博士表示,与其他RNA疗法相比,细菌制造的siRNA也相对稳定,因此特别适合治疗癌症以及传染病。他相信这些特点能使该研究更适合于治疗全球更多人口的癌症和传染病。