外源
mRNA在体内表达蛋白的概念由来已久,其可行性可追溯到1990年。然而直到mRNA疫苗的获批以及诺奖的加持,才将该领域推向新的高度,促使科研团队或
公司积极探索mRNA在其它方面的应用,以期取得更大的突破。
mRNA免疫制备抗体是近年来的一项重要创新,得益于mRNA技术和单克隆技术的结合发展。这一技术平台的建立标志着抗体研究迈向下一个“新时代”,为药物开发提供更高效、更灵活的解决方案。
mRNA-LNP免疫方式,具有高表达率
、
强免疫应答
、
动物免疫周期短
等优势。
mRNA-LNP直接在宿主细胞内表达抗原,
无需体外蛋白表达。适用于难以体外表达的多次跨膜蛋白或构象敏感型抗原。一般
mRNA免疫制备抗体的技术路线如下图。
▲义翘神州
mRNA免疫制备抗体
技术路线示意图
提高mRNA免疫制备抗体的效率需要从mRNA设计、递送系统、纯化工艺及免疫策略等多方面进行优化
。
1、
优化
mRNA设计
核苷酸修饰
:
Karikó等人发现,与未修饰的mRNA相比,核苷修饰的RNA免疫原性显著降低。如在mRNA中
添加
5
-
甲基胞嘧啶(
m5C)、6
-
甲基腺苷(
m6A)、5
-
甲基尿苷(
m5U)、2
-
硫尿苷(
s2U)或假尿苷(Ψ)等修饰核苷,可显著减少人树突状细胞分泌细胞因子,且修饰核苷含量与TNF
-
α表达的抑制程度直接相关。Karikó等人
还发现,在小鼠体内
修饰后的
RNA不仅安全性提高,翻译能力和mRNA稳定性也
会
增加。
目前
,
1
-
甲基假尿苷(
m1Ψ)因其能显著降低
免疫
反应概率、提高疗效,
已
成为
m
RNA
常用的
修饰方式
,如
Moderna和辉瑞/BioNTech的疫苗均采用m1Ψ
修饰,
以增强表达并减少免疫系统的过度激活。
优化帽结构和
poly(A)尾长度
:
帽结构与
poly(A)尾共同影响mRNA的翻译和稳定性。目前有多种合成帽结构用于增强体外转录mRNA的效率和安全性,如通过痘苗病毒加帽酶和
2′ O
-
甲基转移酶添加帽结构
,或在体外转录中进行共转录加帽等。帽与
poly(A)尾和RNA结合蛋白一起,决定着mRNA的环化,可确保全长翻译以及增强翻译效率。
优化
UTR
:
5′和3′非翻译区(UTRs)中的顺式调控元件影响mRNA的稳定性、定位和表达。富含GC的序列可减少二级结构形成,而引入已知高表达基因的UTR元件可提升蛋白产量
。
目前常用的治疗性
mRNA的UTR多来自α和β珠蛋白mRNA,也有研究通过筛选和构建文库来寻找更优的UTR序列。
优化编码序列
:
通过用常用的同义密码子替换稀有密码子、增加
G:C含量、避免特定调控序列等方式,提高mRNA的蛋白质表达水平。
2、
选择高效递送系统
脂质纳米颗粒(
LNPs)是目前最有效的递送平台
,不仅能保护
mRNA免于降解,还能
作为佐剂激活天然免疫信号通路(如干扰素通路),增强抗原呈递和适应性免疫应答。通过调整
LNP配方(如可电离脂质比例),可调控mRNA的靶向组织(如脾脏或淋巴结),提高抗体生成的效率。
mRNA-LNP技术通过整合高效抗原表达、精准递送系统和天然佐剂效应,在抗体开发的速度、效率和质量上均显著优于传统方法(如重组蛋白或灭活病毒疫苗)。其核心优势在于能够快速生成高亲和力、持久性的抗体,同时适用于复杂靶点,为抗感染治疗、肿瘤免疫等领域提供了革新性工具。
▲提高
LNP
-
mRNA
效率
和安全性的策略示意图
(图片源自文献: