線性 mRNA 的 5′ 與 3′ 端可成為外切核酸酶開始分解的位置。若將兩端共價連接成環狀 RNA(circular RNA,circRNA),便能降低部分末端降解作用。這個結構優勢不等於產物一定能穩定翻譯。研究人員仍須處理序列設計、環化效率、線性前驅物與雙股 RNA 雜質、翻譯起始、遞送方式及功能驗證。Creative Biolabs 的 Circular RNA Related Services 將 circRNA 設計、製備、純化、配方與體內外驗證整合為專案型服務;客戶提供目標序列與研究需求後,再依專案確認方法、規模與品質檢測。
閉合結構降低部分降解,翻譯仍需另外設計
circRNA 沒有典型自由 5′ 與 3′ 端,對部分外切核酸酶較具抵抗力。若要把它當作蛋白質模板,通常還需要內部核糖體進入位點(internal ribosome entry site,IRES)、m⁶A 相關訊號或其他非 cap 依賴型翻譯設計,讓核糖體能在分子內部啟動翻譯。序列兩端被接起來,並不代表核糖體自然知道從哪裡開始。
原廠頁面描述的流程以 T7 系統進行體外轉錄(in vitro transcription,IVT),先製作線性 RNA 前驅物,再透過 Group I 或 Group II 自我剪接核酶、permuted intron-exon(PIE)系統或 splint ligation 完成環化。核酶與 PIE 方法可能留下非目標序列或未完全剪接產物;酵素連接法則受 RNA 長度、末端與二級結構影響。所謂無疤痕環化仍須由接合處定序證實。
原廠規格
| 項目 | 原廠頁面資料 |
|---|---|
| 服務名稱 | Circular RNA Related Services |
| 服務形式 | 依序列、用途與規模客製;頁面未列固定貨號 |
| 起始資料 | 目標 RNA 序列或含目標基因的質體,以及用途與設計限制 |
| 轉錄方法 | T7 體外轉錄 |
| 環化選項 | Group I/II 自我剪接核酶、PIE 系統、splint ligation |
| 平台表列典型產量 | 自我剪接核酶:1–5 mg/20 mL 反應;PIE:2–10 mg/20 mL 反應 |
| 研究級交付規模 | 原廠列出 50 µg–5 mg,時程約 7–10 天 |
| 放大量產規模 | 原廠列出 50 mg–2 g,實際條件依專案確認 |
| 純化選項 | 離子交換、尺寸排阻、逆相 HPLC 及 dsRNA 去除 |
| 品質檢測 | 變性 PAGE、RNase R 抗性、環化接合處 Sanger 定序、純度及濃度分析 |
| 原廠品質敘述 | 典型環化產物 ≥95%、前驅物或串聯產物 ≤1%;須以個別批次 CoA 確認 |
| 配方與延伸服務 | PBS/MgCl₂/Pluronic F-68、citrate、HEPES 或凍乾配方;可延伸至 LNP、體外表現、功能試驗與動物研究 |
表中產量是平台或專案規模描述,不是任意序列的保證回收量。RNA 長度、GC 比例、二級結構、IRES、環化接合處及純化損失,都可能使實際結果偏離典型值。原廠頁面在不同段落使用不同半衰期情境,卻未以相同序列、細胞、遞送方式與測量方法呈現;這些數字不宜合併成通用規格。
環化後仍須辨認前驅物與副產物
環化反應後可能同時存在 circRNA、未環化線性前驅物、錯誤連接物、串聯產物及 dsRNA。原廠列出離子交換、尺寸排阻與逆相 HPLC 等純化選項,並以變性 PAGE、RNase R 抗性測試及接合處定序確認產物。RNase R 抗性是重要證據,卻不是單獨足夠的身分證明;部分高度結構化的線性 RNA 也可能不易被消化,較合理的判定應結合電泳、環化接合處定序與定量分析。
適合評估的研究情境
持續性蛋白質表現
研究者可設計編碼螢光蛋白、分泌型蛋白、酵素或抗體片段的 circRNA,追蹤表現量與持續時間。對照組宜包含相同編碼序列的線性 mRNA、缺少翻譯起始元件的 circRNA 及 mock 遞送組。
疫苗與抗原表現概念驗證
circRNA 可作為抗原表現平台,但表現時間較長不自動等於免疫效果較好。研究應同時測量抗原量、先天免疫反應、抗體或 T 細胞終點,並使用相同名目劑量及相近遞送條件的線性 RNA 比較。
基因與細胞治療前期研究
研究者可利用 circRNA 進行短期蛋白補充、基因編輯工具或細胞工程研究。若產物用於動物或法規前試驗,還須明確訂定無菌、內毒素、殘留 DNA、dsRNA、效價及安定性標準。
circRNA 功能與生物標記研究
非編碼 circRNA 可用於研究 miRNA sponge、RNA-binding protein 互作或蛋白質支架功能。這類專案的關鍵對照不是蛋白質表現,而是接合處專一性、RNA 定位、目標分子交互作用及功能喪失與恢復實驗。
投予量不等於細胞實際暴露量
向培養孔加入 1 µg circRNA,只代表名目投予量。RNA 在製劑中的完整率、LNP 包封率、細胞攝取、內體逃脫與細胞質釋放,都會改變真正能參與作用或翻譯的分子數。動物試驗還會增加器官分布、清除速度、注射途徑與免疫反應等變因。研究紀錄除了每公斤投予量,也應納入配方、粒徑、包封率、組織暴露與功能性蛋白讀值。
文獻支持到哪裡
Engineering circular RNA for potent and stable translation in eukaryotic cells(2018) ↗
研究顯示,經工程設計與高效液相層析純化的外源性 circRNA 可在真核細胞中產生較持續的蛋白質表現。它支持 circRNA 作為表現載體的科學可行性,研究的不是 Creative Biolabs 服務,也不能證明每一種序列會得到相同結果。
Optimal design of synthetic circular RNAs(2024) ↗
這篇綜述整理外源 circRNA 的設計、合成、環化與遞送變因,可支持平台原理與實驗設計說明;它不是服務效能比較。
使用前的再現性檢核
- 保存原始序列、ORF、IRES、環化接合處、設計版本與修改理由。
- 記錄 DNA 模板、酵素、關鍵試劑批號,以及 IVT、環化、純化的時間、溫度與反應體積。
- 分別量測線性前驅物、錯誤連接物、dsRNA、殘留 DNA、濃度、完整性與總回收量。
- 保存 RNase R 測試條件、未處理對照、接合處定序與全長身分確認結果。
- 記錄配方組成、pH、滲透壓、LNP 粒徑、PDI、包封率及凍融歷史。
- 固定細胞株、傳代數、投予方式、名目劑量、培養條件與儀器設定。
- 以蛋白質表現、功能、細胞毒性與免疫相關讀值作為下游 QC 終點。
- 記錄操作者、設備編號、專案批號、分析方法版本與原始資料交付範圍。
選型時先確認證據鏈
這項平台適合希望由同一服務方管理序列設計、生產、配方與功能驗證的研究團隊。規劃專案時,應確認環狀產物定量與放行標準、線性前驅物與 dsRNA 的分析方法、IRES 與環化策略是否曾在相近序列長度中驗證,以及 CoA、原始圖譜、批次紀錄與定序資料的交付範圍。選擇標準不只是有沒有做出環狀 RNA,而是環化身分、雜質控制與功能性終點能否形成可追溯的證據鏈。
本文依 Creative Biolabs Circular RNA Related Services 原廠頁面整理,並加入研究設計與文獻判讀。產量、純度、時程、GMP 與安全檢測均為原廠公開敘述,應以正式技術提案、品質協議、個別批次分析證明(CoA)及適用法規重新確認。前臨床或 GMP 相關服務描述不等同產品獲准用於人體診斷或治療;涉及動物、人源材料或基因治療研究時,須依機構生物安全與倫理規範執行。
