mRNA疫苗是以病原體的抗原蛋白對應(yīng)的mRNA結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),通過不同的遞送方式遞送至人體細(xì)胞內(nèi),經(jīng)翻譯后能刺激細(xì)胞產(chǎn)生抗原蛋白、引發(fā)機(jī)體特異性免疫反應(yīng)的疫苗產(chǎn)品。
mRNA兩大作用
? 抗原遞呈作用: 相較于蛋白質(zhì)相關(guān)疫苗而言,胞質(zhì)內(nèi)少量mRNA分子就可以實(shí)現(xiàn)抗原遞呈到CTL細(xì)胞,而蛋白質(zhì)只能依賴效率較低的交聯(lián)提呈途徑。機(jī)體可以通過mRNA可持續(xù)地獲得抗原,在抗體廣度和親和力方面顯著優(yōu)于蛋白質(zhì)相關(guān)疫苗,帶來更持久的保護(hù)。此外,mRNA相較蛋白質(zhì)可遞呈抗原種類更豐富,能編碼全長蛋白質(zhì),因此可避免病人MHC半抗原限制。同時(shí),通過串聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以將多種抗原表型組裝在一條mRNA鏈中。
? 自佐劑作用: 內(nèi)體中的mRNA會被多種模式識別受體(PRR)識別,這些PRR廣泛分布于細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)體膜上,能夠感知并響應(yīng)包括病毒RNA在內(nèi)的多種病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)。一旦mRNA被PRR識別,會觸發(fā)一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng),這些反應(yīng)最終激活轉(zhuǎn)錄因子,如干擾素調(diào)節(jié)因子(IRFs)和核因子κB(NF-κB),進(jìn)而促進(jìn)特定基因的轉(zhuǎn)錄。
mRNA疫苗的優(yōu)勢
mRNA疫苗具有很多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,是促進(jìn)其被廣泛研究和應(yīng)用的主要原因。容易制備是mRNA疫苗脫穎而出的主要原因之一,其活性成分RNA形式簡單,通常以線性DNA為模板通過體外轉(zhuǎn)錄獲得,在這個(gè)過程中通過密碼子優(yōu)化、核苷修飾、以及輔助遞送系統(tǒng)等方式可提高mRNA的穩(wěn)定性及翻譯效率,從而形成特異性高、穩(wěn)定性強(qiáng)的核酸疫苗。mRNA療法整體工藝簡單,研發(fā)速度快,穩(wěn)定性高。 由于IVT mRNA是在無細(xì)胞體系中生產(chǎn)的,因此臨床級mRNA的工藝開發(fā)和生產(chǎn)可以輕易地建立標(biāo)準(zhǔn)化體系。
mRNA疫苗應(yīng)用領(lǐng)域
1. 抗腫瘤mRNA疫苗
抗腫瘤mRNA疫苗根據(jù)作用機(jī)理分為兩類:基于樹突狀細(xì)胞(DC)給藥的mRNA 疫苗和直接注射的mRNA疫苗。
(1)DC疫苗:通過體外轉(zhuǎn)錄后的mRNA轉(zhuǎn)染至DC后,在細(xì)胞質(zhì)中翻譯形成抗原,和DC細(xì)胞作用激活DC細(xì)胞。將已激活的DC細(xì)胞注入人體,激發(fā)體內(nèi)免疫系統(tǒng)應(yīng)答,達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的。
(2)直接注射的mRNA疫苗:以粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)作為佐劑,將編碼相關(guān)抗原的mRNA皮下注射入患者體內(nèi),從而刺激機(jī)體產(chǎn)生抗原抗體,抑制癌細(xì)胞的增長。
2. 傳染病mRNA疫苗
針對傳染性病原體開發(fā)預(yù)防性疫苗是控制和阻止流行病大規(guī)模爆發(fā)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的疫苗通常建立在整個(gè)病毒株的基礎(chǔ)之上,包括減毒疫苗、滅活疫苗,也有基于病毒蛋白亞單位的重組蛋白疫苗。雖然這些傳統(tǒng)疫苗在許多疾病的預(yù)防上起到了重要作用,但是面對急性爆發(fā)的傳染病,例如此次的新型冠狀病毒,傳統(tǒng)疫苗的研發(fā)和生產(chǎn)周期太長,難以滿足控制疫情的需要,因此需要更加有效、更加通用的疫苗開發(fā)平臺,而mRNA疫苗就是破局的一個(gè)潛在方案。mRNA疫苗能夠靶定病毒的保守區(qū)域,直接在細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生特定抗原,激活機(jī)體的免疫應(yīng)答產(chǎn)生抗體,從而達(dá)到預(yù)防傳染性疾病的目的。
3. 針對罕見病的mRNA疫苗
除腫瘤和傳染性病外,mRNA疫苗同樣應(yīng)用于罕見病治療領(lǐng)域,如Moderna公司用于治療甲基丙二酸血癥(MMA)的 mRNA-3704 和治療丙酸血癥(propionic acidemia,PA)的 mRNA-3927 等。
泓迅生物
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泓迅生物憑借自主研發(fā)的NG Codon TM 密碼子優(yōu)化軟件結(jié)合完備的Syno?合成平臺,可提供針對sgRNA, lncRNA, mRNA等不同類型RNA的從模板合成到體外轉(zhuǎn)錄的全套服務(wù)。經(jīng)過密碼子優(yōu)化、5’加帽、3’加尾、核苷修飾等一系列序列優(yōu)化過程,轉(zhuǎn)錄后的RNA分子可應(yīng)用于多種研究場景,如基因編輯、基因功能研究、基因診斷、結(jié)構(gòu)研究、核酸疫苗開發(fā)等。
體外轉(zhuǎn)錄流程圖
現(xiàn)貨產(chǎn)品
產(chǎn)品編號 | 序列名稱 |
---|---|
E2021004 |
EGFP mRNA |
L2021010 |
Luciferase mRNA |
C2021004 |
Cas9 mRNA |
參考文獻(xiàn)
1. Jan D. Beck et al. mRNA therapeutics in cancer immunotherapy. Molecular Cancer. 2021. 20: 69.
2. Stadler, C.R. et al. Elimination of large tumors in mice by mRNA-encoded bispecific antibodies. Nat Med. 2017. 23, 815-817.
3. 于晴, 黃婷婷, 鄧子新. 微生物藥物產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢. 中國工程科學(xué). 2021. 23(5):69-78.