2026年6月16日，中国科学院上海药物研究所郝沛课题组与中国科学院分子植物科学卓越创新中心李轩课题组、福建医科大学姚香平课题组合作，在国际学术期刊Vaccines在线发表了题为"Deciphering the Nodamura virus Protein A Function in Schizosaccharomyces pombe and Engineering a Novel Self-Amplifying RNA (saRNA) Vector NovaVec for Vaccine Development"的研究论文。该研究解析了野田村病毒（Nodamura virus, NoV）复制酶蛋白A的线粒体靶向分子机制，发现其细胞器靶向的可塑性，并据此开发了新型的自扩增RNA（saRNA）载体NovaVec，成功在小鼠体内验证了其作为动物疫苗载体的功能。与目前唯一投入临床的、基于委内瑞拉马脑炎病毒的自扩增载体（VEEV）相比，NovaVec凭借极小的基因组尺寸、低细胞毒性和长效体内表达能力，为下一代核酸疫苗开发和基因治疗提供了一个全新的技术平台。

通过脂质纳米颗粒（LNP）包装mRNA的核酸疫苗及高效的体内递送，在新冠疫情中获得了巨大的成功。但mRNA固有的不稳定性和易降解，导致其蛋白产物表达时间短暂，在体内通常在一到两天内迅速衰减，不能满足需要高强度抗原刺激的免疫场景，且需要持久表达的基因治疗应用。为了克服mRNA载体的这一瓶颈问题，科学家开发了基于委内瑞拉马脑炎病毒的自扩增载体（VEEV）并应用于临床。VEEV-saRNA载体虽然极大地延长了体内表达，但其基因组过大（加入外源基因达到10 kb以上），由多个单元组成的复制酶系统结构复杂，有较强的细胞毒性，制约了其更加广泛的应用。NoV病毒基因组仅3.2 kb，复制酶是单一编码的蛋白A，具有基因组紧凑、细胞扩增效率高、热稳定性好的多种优势。解析蛋白A（protein A）的结构功能，特别是其锚定线粒体膜的分子机制，为改造NoV病毒载体，工程化改造构建新的自扩增RNA载体打下基础。

合作团队第一次成功在裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）中建立了NoV 病毒自主复制系统，并通过在亚基因组RNA3的特定位点插入GFP作为报告基因，通过荧光实现了对其复制功能的直接检测。研究人员利用生物信息学方法和AlphaFold分析了protein A的序列特征和建立了其空间结构模型，并根据模型构建了一系列protein A的N端缺失突变体,利用前述在裂殖酵母宿主的自复制体系和荧光报告系统，系统性地解析了protein A的亚结构功能和其靶向线粒体的决定因子。结果显示，Protein A的 N端存在两个功能冗余的线粒体靶向域（aa 2–15和aa 16–33），任一区域可独立将 protein A定位于线粒体膜并支持RNA复制。而下游带正电荷的氨基酸区域（aa 43、47、48、49）对膜锚定线粒体外膜不可或缺。研究团队通过基因改造，引入不同的细胞器靶向结构，首次发现NoV的protein A的功能具有细胞器的兼容性：成功重定向内质网（ER）靶向的protein A，恢复了完整的RNA基因组复制能力。

基于上述对NoV复制机制的研究，合作研究团队设计了RNA自扩增载体 NovaVec （NoV based self-amplifying RNA vector）。该载体采用NoV的sgRNA3区域作为外源基因（GOI）的插入位点，通过减低对protein A功能干扰实现了RNA的高效自复制。在递送策略上，研究团队通过微流控技术、采用LNP封装NovaVec实现了高效制备。体内性能评价实验发现，LNP-NovaVec-Nluc（表达纳米荧光素酶的自扩增载体）的肌肉注射给药后，在小鼠体内实现了至少54天的持续蛋白表达，显著优于普通mRNA载体（14天后信号完全消失）。在作为疫苗载体的评价中，LNP-NovaVec-A33R（表达猴痘病毒抗原A33R的自扩增载体）在小鼠体内诱发了快速和强烈的免疫应答，抗原特异性IgG抗体滴度达到约1:12,800，预示了NovaVec 作为RNA自扩增的新型疫苗载体的巨大潜力。

综上，本研究通过建立NoV病毒在裂殖酵母的自复制体系，解析了复制酶protein A的结构和细胞器锚定机制，并开发了自扩增RNA载体NovaVec，成功一个新型的、紧凑、高效、低毒的saRNA载体平台。它克服了现有唯一saRNA载体VEEV的基因组大小、细胞毒性和复制效率的局限，实现了RNA载体支持的长时间的外源基因在动物体内表达。NovaVec凭借极小的基因组尺寸、低细胞毒性和长效体内表达能力，为下一代核酸疫苗开发和基因治疗提供了一个全新的技术平台。

分子植物卓越中心研究生宋雪瑶与刘芮菡为该论文共同第一作者。上海药物所郝沛研究员、福建医科大学姚香平教授及分子植物卓越中心李轩研究员为该论文的共同通讯作者。该项工作得到了中国科学院战略性先导科技专项（A类）和国家自然科学基金等项目的支持。

原文链接：https://www.mdpi.com/2076-393X/14/6/532

图：自扩增RNA载体NovaVec的设计及动物体内功效评价。（A）NovaVec RNA的结构示意图；（B）NovaVec-Nluc RNA的凝胶电泳和LNP包封的表征；（C）与mRNA载体比较 LNP-NovaVec在小鼠体内可长期表达（54天）；（D，E，F, G）LNP-NovaVec-A33R 自扩增RNA疫苗的表征和小鼠体内的免疫应答实验。

（供稿部门：郝沛课题组；审核：刁文桐；责编：王肖成）