mRNA疫苗（Messenger RNA Vaccine）是將合成的編碼蛋白質(zhì)抗原的mRNA序列遞送至體內(nèi)，指導(dǎo)機體表達產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)，并誘導(dǎo)機體產(chǎn)生針對該蛋白的免疫應(yīng)答，以實現(xiàn)對疾病的治療及預(yù)防。
mRNA疫苗主要可分為兩種類型，包括非復(fù)制型mRNA疫苗、自擴增型mRNA疫苗和反式增擴mRNA。與傳統(tǒng)新型冠狀病毒疫苗相比，mRNA疫苗具有高效、安全、生產(chǎn)周期短和成本低等優(yōu)勢。mRNA疫苗的基本原理是通過特定的遞送系統(tǒng)將表達抗原靶標(biāo)的mRNA導(dǎo)入體內(nèi)，在體內(nèi)表達出蛋白并刺激機體產(chǎn)生特異性免疫學(xué)反應(yīng)，從而使機體獲得免疫保護。
2020年，輝瑞公司/BioNTech和莫德納分別開發(fā)的BNT162b2和mRNA-1273兩款新冠mRNA疫苗獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的正式批準(zhǔn)，并有效降低了人類COVID-19的感染風(fēng)險，表明mRNA技術(shù)在針對暴發(fā)性傳染病疫苗研發(fā)上的一定優(yōu)勢。
截至2021年的研究統(tǒng)計，多款病毒性與非病毒性mRNA新型冠狀病毒疫苗已經(jīng)完成了臨床Ⅰ期或Ⅱ期試驗，疫苗的有效性與安全性得到了充分的驗證，mRNA疫苗具有非常良好的應(yīng)用前景。
2023年10月2日，Katalin Karikó 和 Drew Weissman因在核苷堿基修飾方面的貢獻，使得開發(fā)有效的針對COVID-19的mRNA疫苗成為可能，獲得2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
2025年3月24日，中國首個自主研發(fā)的新型結(jié)核病mRNA（信使核糖核酸）疫苗啟動臨床試驗。
分類
正在被廣泛研究的mRNA疫苗主要可分為兩種類型，包括非復(fù)制型mRNA疫苗和自擴增型mRNA疫苗。
非復(fù)制型mRNA疫苗
非復(fù)制型mRNA疫苗只編碼靶抗原，分子量小且結(jié)構(gòu)簡單，由于沒有抗原蛋白外的其他蛋白被編碼，降低了出現(xiàn)非必要免疫反應(yīng)的可能性。非復(fù)制mRNA的表達因其瞬時性而受到限制，可能需要更高的mRNA劑量來實現(xiàn)抗原蛋白的高水平表達。在研發(fā)過程中可通過使用序列優(yōu)化和配方調(diào)整來努力克服。
自擴增型mRNA疫苗
自擴增mRNA疫苗在mRNA序列中加入了可復(fù)制序列，在進入細胞后可以像病毒一樣利用宿主細胞進行自我復(fù)制，極低注射劑量也能實現(xiàn)抗原的高水平表達，從而誘導(dǎo)機體產(chǎn)生較強免疫反應(yīng)。自擴增mRNA通常使用單鏈RNA病毒的序列，例如α病毒、黃病毒和小RNA病毒。自擴增mRNA疫苗用于保護小鼠模型免受H1N1/PR8感染的評估表明，自擴增型mRNA疫苗誘發(fā)免疫反應(yīng)所需的劑量僅為非復(fù)制型mRNA疫苗的1/64。自擴增mRNA疫苗在研發(fā)方面面臨著挑戰(zhàn)。由于自擴增mRNA的分子量比傳統(tǒng)的非復(fù)制mRNA要大很多，所以需要對遞送載體進行特別的設(shè)計或者配方調(diào)整。
反式增擴mRNA是擴增型mRNA疫苗中的一種，是新型mRNA疫苗。反式擴增mRNA是在自擴增mRNA的基礎(chǔ)上，將編碼復(fù)制酶的序列和表達抗原蛋白的序列分別插入到兩個模板中進行表達。反式，反式－己二烯二酸擴增mRNA疫苗用于保護小鼠免受流感病毒感染的評估表明，反式擴增mRNA疫苗能夠誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生抗體并能產(chǎn)生保護作用。與自擴增mRNA相比，反式擴增mRNA更安全、適用范圍更廣。在保證高產(chǎn)量和高質(zhì)量的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)較短的mRNA難度更小，因此反式擴增mRNA疫苗的研發(fā)成本更低。
免疫機制
mRNA疫苗是以脫氧核糖核酸為模板合成的單鏈核苷酸，通過遞送系統(tǒng)運輸至體內(nèi)，在細胞中表達目標(biāo)抗原從而誘導(dǎo)宿主的免疫反應(yīng)。
mRNA疫苗的免疫機理
mRNA疫苗核酸鏈能夠被模式型識別受體(如Toll樣受體、RIG-I樣受體等)識別，啟動先天免疫應(yīng)答。據(jù)報道至少有3種Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)參與識別外源mRNA分子，分別為TLR3、TLR7、TLR8。剛被細胞吞入時，新型冠狀病毒疫苗核酸鏈能夠激活內(nèi)體(endosome)膜表面的TLR7、TLR8，其中TLR8能夠被單鏈mRNA分子激活，TLR7能夠被單鏈、雙鏈mRNA分子激活，在細胞質(zhì)內(nèi)TLR3能夠識別mRNA疫苗分子。TLR被激活后，能夠?qū)⑿盘柾ㄟ^接頭蛋白傳遞給下游信號通路，激活先天免疫應(yīng)答。除TLR外，模式型識別受體RIG-I、MD5、PKR、OAS也能夠在細胞質(zhì)內(nèi)識別mRNA疫苗分子，激活先天免疫應(yīng)答。
mRNA疫苗誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答
mRNA疫苗在抗原呈遞細胞（抗原 presenting 細胞，APC）中表達的抗原蛋白，經(jīng)溶酶體處理后成為抗原肽，這些肽段被主要組織相容復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)遞呈給CD4+、CD8+T細胞或者通過釋放被B細胞識別，激活細胞免疫與體液免疫。先天免疫應(yīng)答對于激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答，特別是細胞免疫應(yīng)答十分關(guān)鍵。亞單位疫苗與滅活疫苗激活細胞免疫能力很弱，主要是因為它們無法被模式型識別受體識別而激活宿主的先天免疫應(yīng)答。
疫苗特征
mRNA疫苗與其他類型的疫苗相比，mRNA疫苗具有其獨特優(yōu)勢。與減毒疫苗或滅活疫苗不同，mRNA疫苗更為精準(zhǔn)，只表達特定的抗原并誘導(dǎo)定向免疫反應(yīng)。與DNA疫苗相比，mRNA疫苗的保護效果和安全性更好，并且蛋白表達不需要入核，隨機基因組整合的概率幾乎為零。此外，mRNA疫苗的抗原選擇范圍廣，設(shè)計合成方法簡便，平臺選擇具有靈活性，有利于mRNA疫苗的生產(chǎn)。編碼抗原的改變不會影響mRNA骨架的物理化學(xué)特性，因此可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。由于mRNA新型冠狀病毒疫苗的生產(chǎn)是基于體外無細胞轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，將其它類型疫苗中常見的細胞雜質(zhì)和病毒污染等安全問題降到最低。mRNA疫苗的研發(fā)周期短、成本低、能夠迅速研發(fā)出候選疫苗以應(yīng)對病毒的變異，有利于傳染病的防控。
相較于傳統(tǒng)疫苗的優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的滅活疫苗和亞單位疫苗相比，mRNA疫苗引起的特異性免疫應(yīng)答作用更加持久。mRNA疫苗與傳統(tǒng)疫苗的免疫激活方式不同，傳統(tǒng)的滅活疫苗和亞單位疫苗通過向機體注射滅活的病原和抗原蛋白誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特導(dǎo)性免疫應(yīng)答，該過程中抗原遞呈是一次性的，當(dāng)注射到體內(nèi)的抗原被機體降解后，抗原對機體的免疫刺激也會終止，抗原的降解時長即為持續(xù)激活免疫的時長。而mRNA疫苗是將編碼抗原蛋白的mRNA遞送到機體內(nèi)，在胞內(nèi)進行抗原蛋白的表達，從而刺激機，體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。mRNA疫苗在體內(nèi)進行抗原表達的過程中，抗原遞是是短暫可持結(jié)的，mRNA可指導(dǎo)多個核糖體合成抗原蛋自，直至mRNA在體內(nèi)被完全降解。因此，mRNA新型冠狀病毒疫苗在體內(nèi)的抗原量受注射疫苗劑量的限制較小。抗原水平越高，在體內(nèi)存在的時間越長，形成的特異性免疫應(yīng)答就越強烈，持續(xù)時間越長，所以mRNA疫苗能夠更持久地激活鞏固特異性免疫。
相較于DNA疫苗的優(yōu)勢
mRNA疫苗和DNA疫苗均能在胞內(nèi)進行抗原表達，與此同時，mRNA疫苗還克服了DNA疫苗免疫原性低、可能產(chǎn)生抗載體免疫的缺點，且mRNA疫苗無整合到宿主細胞基因組中的誘變風(fēng)險。因此，mRNA疫苗更有效也更加安全。DNA疫苗需要先在細胞核內(nèi)進行轉(zhuǎn)錄，然后再進入細胞質(zhì)內(nèi)開始抗原蛋白的表達。多層屏障導(dǎo)致脫氧核糖核酸難以進入反應(yīng)場所，免疫激活困難。此外，外源遺傳片段入核還會導(dǎo)致宿主整合的誘變風(fēng)險增加。相比DNA疫苗，mRNA本身不具有感染性，引發(fā)的免疫反應(yīng)只針對編碼的抗原，能通過正常細胞途徑降解，不存在潛在的宿主感染風(fēng)險。mRNA疫苗不需要進入細胞核，在胞質(zhì)中即可進行抗原蛋白的表達。由于mRNA疫苗不需要在體內(nèi)進行轉(zhuǎn)錄，也不需要越過細胞核屏障來翻譯蛋白質(zhì)，因此不存在宿主整合風(fēng)險和突變風(fēng)險，并且可以更加有效的轉(zhuǎn)染不具分裂能力的體細胞或緩慢分裂的細胞，如樹突狀細胞。脫氧核糖核酸通過電穿孔、陽離子聚合物或陽離子脂質(zhì)的方式轉(zhuǎn)染樹突狀細胞的轉(zhuǎn)染效率僅有1%~10%，而電轉(zhuǎn)mRNA的轉(zhuǎn)染效率可達到95%以上。
相較于病毒載體疫苗的優(yōu)勢
脂質(zhì)納米顆粒（lipid nanoparticle，LNP）作為mRNA疫苗常用的遞送系統(tǒng)為mRNA遞送及定點釋放提供了支持，以LNP為載體制備的mRNA疫苗可更好地抵御核酸酶降解，使靜脈注射等遞送途徑成為可能。病毒載體疫苗則是以去除自身有害物質(zhì)但保留感染能力的病毒為載體，將表達保護性抗原的基因遞送至細胞內(nèi)進行蛋白合成，從而引起特異性免疫反應(yīng)。常用的病毒載體包括腺病毒科、痘病毒科、皰疹病毒科等。病毒載體新型冠狀病毒疫苗有一明顯的弊端，若接種者自身體內(nèi)含有針對該病毒載體的抗體，或者注射疫苗后快速產(chǎn)生了針對病毒載體的抗體，則無法將表達保護性抗原基因遞送至細胞內(nèi)。相比之下，LNP主要由可離子化脂質(zhì)和輔助脂質(zhì)構(gòu)成，載體引起免疫反應(yīng)的幾率小，并且能夠更有效地進行疫苗有效成分的遞送。有些病毒載體存在逆轉(zhuǎn)錄的風(fēng)險，有潛在的宿主整合概率。同時，病毒載體疫苗具有更高的機會成本。當(dāng)機體初次免疫病毒載體疫苗后，體內(nèi)會產(chǎn)生針對該病毒載體的特異性抗體。當(dāng)機體再次免疫以相同病毒載體作為遞送系統(tǒng)的新型冠狀病毒疫苗時，該疫苗會更易遭到免疫系統(tǒng)的攻擊，從而不能夠產(chǎn)生足夠的免疫保護作用。
醫(yī)學(xué)用途
病毒性傳染病的預(yù)防
SARS-CovV-2
輝瑞公司/BioNTech和莫德納分別開發(fā)的BNT162b2和mRNA-1273被正式批準(zhǔn)并最快應(yīng)用到疫情防控。這兩款mRNA疫苗均以嚴(yán)重急性呼吸綜合征-CoV-2的棘突(spike，S)蛋白為靶點，與傳統(tǒng)疫苗相比，BNT162b2和mRNA-1273的保護效力均在90%以上，而傳統(tǒng)疫苗大多低于90%，這兩款mRNA疫苗均以SARS-CoV-2的棘突(spike，S)蛋白為靶點，與傳統(tǒng)疫苗相比，BNT162b2和mRNA-1273的保護效力均在90%以上，而傳統(tǒng)新型冠狀病毒疫苗大多低于90%，BNT162b2和mRNA-1273不僅對SARS-CoV-2原始毒株具有有效的預(yù)防效果，而且在對其變異株也有良好的保護作用。
COVID-19mRNA疫苗
自我擴增mRNA疫苗也引起了COVID-19mRNA疫苗研究人員的關(guān)注。與傳統(tǒng)mRNA疫苗相比，接種更少劑量自我擴增mRNA疫苗就能產(chǎn)生與非復(fù)制mRNA疫苗相當(dāng)?shù)男Ч?/p>
LNP-nCoVsaRNA，編碼復(fù)制酶和嚴(yán)重急性呼吸綜合征COV-2S蛋白，在192名18-45歲健康人的研究結(jié)果顯示新型冠狀病毒疫苗安全性高，未發(fā)生與接種疫苗相關(guān)的嚴(yán)重不良事件。
另一自我擴增mRNA疫苗ARCT-021又稱LUNAR-COV19，編碼甲病毒復(fù)制子和SARS-COV-2S蛋白。在K-18人源化ACE2轉(zhuǎn)基因小鼠中，單次免疫即誘導(dǎo)出強大的以Th1為主的細胞免疫和體液免疫。1/2期臨床試驗表明，ARCT-021的耐受性良好，抗S蛋白的IgG血清轉(zhuǎn)換率高達100%，并產(chǎn)生S蛋白中和抗體和T細胞應(yīng)答。
猴痘疫苗
猴痘新型冠狀病毒疫苗(Mpox 病毒，MPXV)是與天花病毒同屬正痘病毒屬的人畜共患病原體，于1958年首次在用于研究的猴子中發(fā)現(xiàn)，長期在非洲中西部地區(qū)呈現(xiàn)地方性流行。2022年5月以來，MPXV感染在全球范圍內(nèi)暴發(fā)，已造成非疫源地區(qū)超過50000例的猴痘確診病例(93例死亡病例)，成為國際關(guān)注的公共衛(wèi)生事件。葡萄牙里斯本國立衛(wèi)生研究院的Jo?o Paulo Gomes博士團隊公布了首個猴痘病毒基因組序列以來，針對猴痘病毒的mRNA疫苗研究也在如火如荼地進行。
針對細胞內(nèi)成熟病毒的A29L和M1R以及細胞外包膜病毒的A35R和B6R基因開發(fā)了兩款猴痘病毒四組分mRNA疫苗，通過肌肉注射誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生MXPV特異性IgG抗體和高水平的痘苗病毒(vaccinia 病毒，VACV)特異性中和抗體。
以MPXV的A35R、E8L、M1R、B6R和A29等5個基因為靶點，開發(fā)了MPXVac-097，采用三劑次(初免-二免-加強)免疫小鼠后，抗體檢測發(fā)現(xiàn)其對A35R和E8L抗原產(chǎn)生強抗體應(yīng)答，對M1R產(chǎn)生中等應(yīng)答，對B6R或A29沒有反應(yīng)，表現(xiàn)出免疫原性的差異。
流感病毒mRNA疫苗
流感病毒是威脅人類健康的重要病原體，以甲型流感病毒引起的季節(jié)性流感最為嚴(yán)重。流感病毒亞型眾多、抗原變異較快且因其流行趨勢難以預(yù)測等因素給新型冠狀病毒疫苗的更新帶來難度。與傳統(tǒng)疫苗相比，mRNA疫苗因其研發(fā)周期短而受到流感病毒疫苗研發(fā)人員的青睞。
2012年，編碼流感病毒A/PuertoRico/8/1934(PR8HA)的全長血凝素(HA)的mRNA疫苗在免疫幼鼠和老年鼠后誘導(dǎo)產(chǎn)生了針對甲型流感病毒的長期保護性免疫，并呈現(xiàn)B細胞和T細胞依賴，因其靶向流感病毒多個抗原，具有交叉保護。
2015年，Brazzoli研發(fā)了一種編碼流感病毒科HA抗原的saRNA新型冠狀病毒疫苗，在雪貂和小鼠中具有廣泛的保護性免疫反應(yīng)。隨后該團隊又以IAV的NP和M1基因為靶點設(shè)計了三款自我復(fù)制型mRNA疫苗(saRNA-NP、saRNA-M1和saRNA-M1-NP)，三者均可誘導(dǎo)產(chǎn)生強大的CD4+ Th1細胞，并延長了感染同源或異源流行性感冒病毒小鼠的生存時間。
2022年，一種核苷修飾的編碼來自20種已知的甲型流感病毒亞型和乙型流感病毒分支的血凝素抗原mRNA疫苗被開發(fā)出來，能誘導(dǎo)針對多個抗原的抗體。
截至2023年7月尚無針對流感病毒科的mRNA疫苗獲批應(yīng)用于流感病毒的免疫防控，然而莫德納開發(fā)的流感病毒mRNA疫苗(NCT05566639)已開展3期臨床試驗，并表現(xiàn)出良好的保護效果，有望盡快推向臨床。
寨卡病毒mRNA疫苗
寨卡病毒病(Zika 病毒，ZIKV)是一種蚊蟲傳播的黃病毒，與新生兒的小頭癥、腦鈣化、眼睛缺陷、聽力損失以及成人的Guillain-Barré綜合征有關(guān)，于1947年首次分離。
2017年，編碼野生型或變異型ZIKV結(jié)構(gòu)基因的修飾mRNA疫苗，采用脂質(zhì)納米粒封裝，兩劑免疫小鼠后誘導(dǎo)產(chǎn)生了高滴度中和抗體(~1/100，000)。編碼ZIKV前膜和胞膜(premembrane and envelope，prM-E)糖蛋白的核苷酸修飾mRNA疫苗通過皮內(nèi)單次低劑量免疫小鼠和非人類靈長目誘導(dǎo)產(chǎn)生有效且持久的中和抗體反應(yīng)。
2019年，Luisi采用陽離子納米乳劑(cationic nanoemulsion，CNE)遞送編碼prM糖蛋白的saRNA疫苗，并在小鼠和非人類靈長類動物體內(nèi)誘導(dǎo)出針對ZIKV的有效中和抗體。
2023年，由莫德納生產(chǎn)的ZIKV mRNA疫苗mRNA-1893已完成臨床1期實驗，且mRNA-1893的有效性是mRNA-1325的20倍，mRNA-1893相關(guān)2期臨床正在開展，不久有望推向臨床。
狂犬病病毒mRNA疫苗
狂犬病是一種引起神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的人畜共患病，病死率接近100%。目前已有狂犬病疫苗上市，但由于產(chǎn)量有限、儲存要求嚴(yán)格和成本高，每年仍造成近5萬多人死亡，mRNA疫苗作為一種安全性高、易于大規(guī)模生產(chǎn)和能誘導(dǎo)強免疫反應(yīng)的新技術(shù)，也被用于狂犬病疫苗的開發(fā)。
2016年，CureVac公司開發(fā)的未經(jīng)任何修飾的編碼狂犬病毒糖蛋白(rabies 病毒 glycoprotein，RABV-G)的非復(fù)制型mRNA疫苗CV7201免疫小鼠和豬，觀察到中和抗體的產(chǎn)生和特異性CD4+和CD8+T細胞應(yīng)答。
2022年，Li將編碼狂犬病毒G的mRNA新型冠狀病毒疫苗的ORF區(qū)進行優(yōu)化開發(fā)出的新的狂犬病疫苗LVRNA001，動物試驗結(jié)果顯示該疫苗對狂犬病病毒的攻擊具有較高的保護作用。
除上述疾病外，針對人類免疫缺陷病毒(HIV)、呼吸道合胞病毒(RSV)和埃博拉(Ebolavirus)等的mRNA疫苗的也陸續(xù)進入臨床研究階段，mRNA疫苗的應(yīng)用領(lǐng)域遠不止如此。
艾滋病疫苗
2022年，許多關(guān)于HIV-mRNA疫苗的臨床前研究以及臨床試驗發(fā)表。Zhang研發(fā)的HIV-mRNA疫苗已在小鼠和非人靈長目中顯示出安全性和有效性，其能夠?qū)Π邢?a href="/hebeideji/7182145673905618956.html">細胞進行指令編碼，從而組裝形成兩種關(guān)鍵HIV蛋白。目前仍需要大量研究來評估和進一步改進該HIV-m RNA新型冠狀病毒疫苗，以盡快可以在健康成人志愿者的體內(nèi)開展該疫苗的一期臨床試驗。
非病毒性傳染病的預(yù)防
鼠疫
鼠疫是由鼠疫耶爾森菌感染引起，俗稱鼠疫耶爾森菌肺炎。1346-1353年，鼠疫造成約2億人死亡。抗生素的發(fā)現(xiàn)可有效治療鼠疫。然而，多重耐藥菌的出現(xiàn)使得感染患者病情復(fù)雜，治愈困難，因此亟需找到新的治療策略。
2023年，Kon研發(fā)出編碼鼠疫耶爾森菌部分莢膜蛋白的mRNA-LNP疫苗。為了增加疫苗的有效性和穩(wěn)定性，研發(fā)人員對鼠疫mRNA疫苗進行優(yōu)化：將分泌信號替換為真核生物分泌信號、提高序列中GC含量、引入人類抗體片段和核苷酸修飾等。動物試驗結(jié)果顯示，鼠疫mRNA-LNP疫苗單次免疫C57BL/6小鼠后，能在小鼠體內(nèi)引起體液免疫應(yīng)答和細胞免疫應(yīng)答，且接種一劑鼠疫mRNA-LNP疫苗兩周后，小鼠仍全部存活，表明鼠疫mRNA疫苗能提供完全的保護。鼠疫mRNA-LNP疫苗在動物試驗上的成功，為抗菌疫苗的研發(fā)開辟了道路。
肺結(jié)核
2019年WHO公布的位列傳染病死亡原因之首的肺結(jié)核，是由結(jié)核分枝桿菌感染所引起的一類胞內(nèi)寄生性細菌。目前唯一獲批用于預(yù)防肺結(jié)核的新型冠狀病毒疫苗為卡介苗，但卡介苗對成年人的保護效力有限，當(dāng)成人大量吸入結(jié)核分枝桿菌或者機體抵抗力低下時，仍有被感染的風(fēng)險。同時多重耐藥菌和廣泛耐藥菌的出現(xiàn)，大大降低了現(xiàn)有治療藥物的有效性。
2004年，Xue使用體外合成的編碼結(jié)核分枝桿菌MPT83抗原的RNA免疫小鼠，誘導(dǎo)產(chǎn)生了體液免疫反應(yīng)和T細胞免疫反應(yīng)。
2022年，Larsen設(shè)計編碼ID91自擴增mRNA疫苗能誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生CD4+ Th1細胞并對降低肺部的細菌載量有顯著效果。
瘧疾
瘧疾是由瘧原蟲引起的牛巴貝斯蟲病，臨床表現(xiàn)為全身發(fā)冷、發(fā)熱、多汗，甚至引發(fā)貧血、脾腫大。目前瘧疾的治療手段有藥物治療和支持治療，以及接種瘧疾新型冠狀病毒疫苗(RTS，S/AS01)。
2021年，Mallory將編碼惡性瘧原蟲的環(huán)子孢子蛋白的mRNA利用LNP包裹后免疫小鼠，發(fā)現(xiàn)能預(yù)防小鼠感染瘧疾。
2023年，MacMillen利用LNP將編碼環(huán)子孢子蛋白的自我擴增mRNA疫苗免疫小鼠，同樣能有效預(yù)防小鼠感染瘧疾，這為瘧疾mRNA疫苗盡快推向臨床奠定了基礎(chǔ)。
歷史
mRNA
1961年，Brenner等人首次描述了mRNA分子，由于mRNA分子的高度不穩(wěn)定性，直到1969年才第一次在分離的mRNA中合成蛋白質(zhì)。
1978年，Dimitriadis和Ostro等嘗試使用單分子脂質(zhì)體包裹外源性mRNA以避免核酸酶降解，并將其輸送到人類上皮癌細胞和小鼠脾臟淋巴細胞中，發(fā)現(xiàn)合成了類似球蛋白的蛋白質(zhì)。
1984年，Krieg和Stump等率先使用SP6RNA聚合酶在體外成功轉(zhuǎn)錄和合成mRNA，為隨后的體外mRNA研究奠定了基礎(chǔ)。隨后，1989年Felgner將mRNA用陽離子脂質(zhì)包裹后轉(zhuǎn)染到多種細胞系，建立了mRNA體外表達的高效系統(tǒng)。
1990年，Wolff等給小鼠肌肉內(nèi)注射mRNA后，能夠檢測到其編碼蛋白的表達以及針對此抗原的免疫應(yīng)答，證明了體外轉(zhuǎn)錄mRNA可以在機體組織內(nèi)表達相應(yīng)的蛋白質(zhì)，首次揭示了mRNA技術(shù)應(yīng)用于新型冠狀病毒疫苗研究的可能性。
mRNA疫苗
1993年，Martinon等人用編碼流感病毒核蛋白(nucleoprotein，NP)的mRNA-脂質(zhì)體制劑免疫小鼠后，在宿主中誘導(dǎo)了抗流感細胞毒性T淋巴細胞的產(chǎn)生，從而標(biāo)志著第一種mRNA疫苗開發(fā)成功。
1995年，Conry等報道小鼠肌肉注射編碼癌胚抗原(CEA)的mRNA后可以在體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生抗CEA抗體。2000年Hoerr等研究表明編碼模式抗原(β-半乳糖酶)的mRNA疫苗在Balb/C小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)特異性細胞毒性T細胞反應(yīng)和抗體產(chǎn)生。
然而，mRNA分子本身不穩(wěn)定，在體內(nèi)易被降解，自身免疫原性高以及體內(nèi)遞送效率低等因素限制了mRNA疫苗的發(fā)展。直到2005年，Karikó等將假尿嘧啶核苷加入到人工合成的mRNA，通過改變mRNA的密碼子從而使mRNA躲過細胞的固有免疫防御，避免激活Toll樣受體所引起的免疫應(yīng)答，并且顯著增強了mRNA表達蛋白的能力，開創(chuàng)了mRNA疫苗的新時代。
2017年，Sahin等人建立針對人類黑色素瘤的mRNA個性化疫苗的首次臨床試驗。2020年，由莫德納和BioNTech生產(chǎn)的兩種mRNA-LNP疫苗BNT162b2和mRNA-1273獲得緊急使用權(quán)限，并獲得良好的效果。2021年，Alameh等鑒定了COVID-19mRNA疫苗中LNPs的佐劑活性。
2025年3月24日，中國首個自主研發(fā)的新型結(jié)核病mRNA（信使核糖核酸）疫苗啟動臨床試驗，動物實驗顯示，該疫苗保護效力較卡介苗提高20倍以上。2025年7月，結(jié)核分枝桿菌舌拭子快速檢測新技術(shù)也會在中國逐步推廣。
mRNA疫苗的難點
mRNA疫苗在研發(fā)和應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如純化工藝效率低、貯存和運輸困難、毒性風(fēng)險評價有限等。
mRNA的純度
除了mRNA分子本身，mRNA疫苗制備過程中產(chǎn)生的雙鏈脫氧核糖核酸（double-stranded RNA，dsRNA）等副產(chǎn)物同樣具備免疫原性，進入人體后會促進干擾素及其他促炎因子的分泌，降低翻譯效率，影響疫苗防護效果。
純化是避免副產(chǎn)物所致不利免疫原性的有效方法。然而，醇沉法、分子篩色譜法、離子交換色譜法等傳統(tǒng)純化手段均無法徹底去除副產(chǎn)物；離子對反相高效液相色譜法雖然純化效果好，但價格高昂，而且會產(chǎn)生大量有害廢物。mRNA疫苗的純化技術(shù)開發(fā)技術(shù)的新思路有：纖維素可選擇性地結(jié)合dsRNA，有研究利用該特點開發(fā)了基于纖維素的純化技術(shù)，大幅減少了dsRNA副產(chǎn)物。
mRNA疫苗的貯存和運輸
BNT162b2和mRNA-1273采用LNPs搭載，制品對貯存和運輸條件的要求高，都需要在低溫條件(分別為–25～–15和–80～–60℃)才可長時間儲存，室溫下的貯存時間只有2h，嚴(yán)苛的貯存和運輸條件限制了其普及性。
mRNA的序列設(shè)計、遞送載體、制備工藝均能影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。更短的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域序列設(shè)計可將mRNA疫苗在2～8℃下的貯存時間延長至6個月，采用魚精蛋白搭載的在研mRNA疫苗可在2～8℃下貯存3個月，提示特定的序列長度以及魚精蛋白在維持mRNA疫苗的熱穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢。
mRNA疫苗的安全性
mRNA疫苗的人群安全性信息有限且尚無長期臨床監(jiān)測數(shù)據(jù)。mRNA疫苗報道的常見不良反應(yīng)為注射部位疼痛和腫脹、全身發(fā)熱等。在罕見不良反應(yīng)中，過敏反應(yīng)的發(fā)生率較高。2023年，有研究提示LNPs的結(jié)構(gòu)如聚乙二醇化脂質(zhì)、輔助性脂質(zhì)等會引發(fā)不同程度的過敏反應(yīng)。2025年3月，北京胸科醫(yī)院團隊聯(lián)合生物科技公司研發(fā)的mRNA疫苗，具有安全性高、誘導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答能力強等優(yōu)勢，該院細菌免疫室主任逄宇介紹，這款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的結(jié)核病疫苗可以為全年齡段人群提供新的接種選擇，有效降低結(jié)核病發(fā)病率和感染率。
mRNA疫苗未來展望
隨著預(yù)防用mRNA疫苗研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)了mRNA-LNP結(jié)構(gòu)/形態(tài)等新問題，因現(xiàn)有臨床數(shù)據(jù)較為有限，mRNA-LNP粒徑大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)等質(zhì)量屬性與疫苗安全有效性的相關(guān)性尚不明確，但需站在產(chǎn)品全生命周期管理的角度進行產(chǎn)品特異性的全面評估，避免簡單套用已有指南和標(biāo)準(zhǔn)的情況，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品工藝特點及質(zhì)量特性等加強藥學(xué)研究理念。進一步開展mRNA-LNP粒徑、形態(tài)及質(zhì)量屬性與生產(chǎn)工藝、制劑處方、生產(chǎn)設(shè)備等相關(guān)性的研究，加強工藝研究及過程控制，保證mRNA-LNP的可控性、穩(wěn)定性及批間一致性。相信隨著行業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)研究的加深以及企業(yè)和監(jiān)管機構(gòu)的合作探索，會有更加深入的研究，為未來mRNA-LNP藥物的研發(fā)提供更好的借鑒。
相關(guān)事件
北京時間2023年10月2日斯德哥爾摩卡羅林斯卡學(xué)院宣布，將諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國匈牙利裔科學(xué)家卡塔琳?卡里科(Katalin Karikó)和美國科學(xué)家德魯?魏斯曼(Drew Weissman)，以表彰他們在核苷堿基方面的發(fā)現(xiàn)，進而為研發(fā)有效的抗類SARS病毒(severe acute respiratory Syndrome 正冠狀病毒亞科 2，SARS CoV-2)新型冠狀病毒疫苗做出了杰出貢獻。
Katalin Karikó和Drew Weissman利用修飾核苷酸消除了m RNA自身誘發(fā)的炎癥反應(yīng)，開啟了mRNA技術(shù)實用化的大門，為其臨床大規(guī)模應(yīng)用鋪平了道路。2019冠狀病毒病疫情全球大流行的特殊契機，使得mRNA技術(shù)的巨大優(yōu)勢得以充分展現(xiàn)。
參考資料 >
我國首個新冠mRNA疫苗獲批啟動臨床試驗.百家號.2025-05-09
請完成下方驗證后繼續(xù)操作.百家號.2025-03-24