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mRNA 疫苗的技術原理

更新時間:2017-12-13



(圖來自NATURE REVIEWS | IMMUNOLOGY, 2017)


mRNA(Messenger RNA)——信使核糖核酸,是傳遞遺傳信息,在蛋白質合成時充當模板的RNA;即從脫氧核糖核酸(DNA)轉錄合成的帶有遺傳信息的一類單鏈核糖核酸(RNA)。它在核糖體上作為蛋白質合成的模板,決定肽鏈的氨基酸排列順序。mRNA存在于原核生物和真核生物的細胞質及真核細胞的某些細胞器(如線粒體和葉綠體)中。

mRNA最重要的作用就是直接指導蛋白質的合成,這個過程包括復制、轉錄和翻譯,即將處于細胞核中無法進入細胞質的DNA所攜帶的遺傳密碼進行拷貝,再轉錄到細胞質之中,并翻譯成蛋白質。由于目前人類的疾病90%以上和蛋白質有關,正是基于mRNA可以生產出任何需要的蛋白質這個特性,人類第一次有了可以從根本上治愈這些疾病的可能,從而就正式開啟了一個嶄新的潛力巨大的mRNA 藥物的新時代。

mRNA疫苗也是基于mRNA的這種特性,將能夠翻譯編碼的能引起免疫應答反應的抗原決定簇(Epitope)的mRNA,通過對mRNA的pDNA模板序列的設計、cap、tail及UTRs等設計,及mRNA 的修飾,及產物的純化等一系列的加工而引入到抗原遞層細胞(樹突狀細胞,DC)里面,這種mRNA可以在樹突狀細胞里面直接高效表達翻譯抗原決定簇,樹突細胞再將抗原遞層給T細胞,從而激活活化的B細胞和T細胞,使機體產生免疫應答。

相比傳統疫苗,mRNA疫苗在免疫原性、安全性及工業化生產方面具有顛覆性的優勢:mRNA疫苗能夠刺激免疫系統產生整體平衡和有效的保護,同時激活CD4及CD8 細胞;抗原經過posttranslation 的修飾產生更好的活性。并能引起免疫記憶效果;同時mRNA疫苗可以傳遞更多有效抗原,可以一次表達20-50個抗原,這是傳統疫苗所無法比擬的;更重要的,mRNA疫苗更容易實現標準化生產,并且可以在10天內生產出所需疫苗,也比傳統疫苗更加適合于癌癥的精準化個性化治療,正是基于這些顯著的優勢, mRNA疫苗在歐美獲得了廣泛的重視和追捧,并被譽為顛覆生物藥領域的黑科技。
由于裸露的mRNA直接進入體內極易被降解,因此有效安全的遞送系統是mRNA 疫苗及藥物產業的關鍵和瓶頸。目前歐美領先的各大mRNA 藥物公司都已經建立起各自的納米遞送系統平臺。納米遞送系統也成為了mRNA 行業的最大的技術壁壘,一套有效安全的納米遞送系統是mRNA疫苗及藥物成功的關鍵。

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