Page 50 - 《中国药科大学学报》2025年第4期
P. 50

446                      学报   Journal of China Pharmaceutical University 2025, 56(4): 444 − 452  第 56 卷

                                                                  7
                                                                     [18]
               在内体中的      mRNA   需要从中逃逸出来才能被核糖                  N 胺 。另一种在体外转录过程中使用修饰的帽
               体翻译出抗原蛋白，再经过细胞内的消化，将完整                           类似物，例如抗反向帽类似物              (ARCA) 和  CleanCap
               的抗原蛋白降解为肽段，通过               MHCI 或   MHCII 分     试剂   AG(5′-m G 7  通过  5′,5′-三磷酸键连接到     AG  序
               子分别呈递至        CD8 或 +  CD4 T +  细胞，同时完整的抗        列)。生产      COVID-19 mRNA   疫苗，Moderna 使用
               原也可直接呈递至          B  细胞刺激并激活体液免疫 。               3 种连续酶方法，而        BioNtech/Pfizer 使用共转录加
                                                          [8]
               此外，当外来的       mRNA   被抗原呈递细胞摄取并识别                帽方法。
               后，也可直接激活         Toll 样受体（包括     TLR3、TLR4、           除了  5′-末端加帽外，mRNA        序列中天然核苷
               TLR8）产生Ⅰ型干扰素         [9−11] ，并被自身的干扰素     α  受   被修饰的对应物        [ 如假尿嘧啶     (Ψ) 和  1-甲基假尿嘧
               体识别，进一步促进抗原摄取，即实现了                   mRNA  疫     啶  (m1Ψ)] 取代，在降低其被先天免疫传感器                  (如
               苗的自身佐剂效应 ，因此              mRNA  疫苗也不需要           TLR7) 识别方面起着关键作用。此外，改变                 mRNA
                                 [12]
               额外添加佐剂。值得注意的是，这种免疫原性调控                           结构中的核苷（例如         5 mC  或  Ψ）可以显著减少先天
               实际上是一把双刃剑，因为在某些情况下，Ⅰ型                            免疫激活并增加         mRNA  的翻译能力      [19−21] 。因以上
               IFN  通路的激活会驱动        APC  的激活和成熟，促进抗             突破性发现，科学家            Katalin Karikó博士和   Drew
               原呈递，并引发强大的适应性免疫反应。然而，过                           Weissman 博士获得      2023 年诺贝尔生理学或医学
               量  IFN  产生会导树突状细胞凋亡，并且天然                 RNA     奖。该修饰不仅降低了           mRNA   的免疫原性，还改善
                                                    [13]
               本身触发的先天免疫感应会抑制抗原表达 。                             了其翻译谱，有助于编码蛋白质更持久地表达。

                                                                     5′-UTR  和  3′-UTR  位于编码区两侧，含有影响
               2    mRNA  分子设计优化
                                                                mRNA   稳定性、翻译和定位的各种调节序列。可以
                    mRNA  疫苗的优势还在于其抗原设计和生产                      通过掺入来自高度稳定基因的序列或添加结合位
               周期均较短，因为其不需要体外大规模培养病原体                           点来稳定蛋白质，从而提高            mRNA   稳定性和翻译效
                                                                  [22]
               即可进行抗原        mRNA   序列的设计、筛选和修饰                 率 。以上优化有助于保护              mRNA  免受细胞核酸
               过程。与内源性        mRNA  一致，体外转录       (IVT)mRNA     酶的快速降解。此外，Poly(A) 尾是基因表达的主
               也包含    5 个部分：5′-端帽子       (cap) 结构、5′-非翻译        要调控因子，可与         5′-端的  m7G  帽协同作用，调控
               区  (UTR)、编码蛋白质的开放阅读框                (ORF)、3′-    mRNA   翻译和稳定性。较长的尾部通常与增强的
                                                                                                       [23]
               UTR  和  Poly(A) 尾。IVT  以无细胞的方式进行，使               翻译能力和增加的          mRNA  分子半衰期相关 。通
               用  DNA  模板   (如线性质粒)，该模板含有所该过程                   过质粒模板转录生成的均一的               Poly(A) 尾（≥120 nt）
               所需的     RNA  聚合酶（例如      T7、T3 或   SP6 噬菌体       可显著提高      mRNA  稳定性。对比酶法加尾，质粒法
               RNA  聚合酶）的引物结合位点，并至少应包含目标                        使表达量差异缩小至          5%  以内。
               蛋白质    mRNA   的  ORF、5′-和  3′-UTR [14-15] 。随后在        其次，优化     ORF  密码子以提高翻译效率和稳
               体外通过加帽酶、poly(A) 聚合酶等作用，分别在第                      定性。由于密码子的简并性—多个不同的三碱基
               5′-和  3′-两端加帽和连接       poly(A) 序列形成完整的           对密码子可以编码相同的氨基酸—是                  ORF  设计的
               疫苗   mRNA 。                                      关键方面之一，因此引入密码子最优性的概念，即
                          [16]
                                                                核糖体对密码子的不均匀解码率，来代表翻译效率
                   Cap    5′UTR   ORF      3′UTR   AAA ……
                                                                的衡量标准，它对        mRNA   稳定性具有广泛而强大的
               图 2    mRNA  分子结构                                影响 。一种常见的策略是根据宿主细胞中相应转
                                                                    [24]

                    真核细胞中的经典          5′-帽结构是倒置的        N -甲    移  RNA(tRNA) 的丰度来确定出该环境中最优密码
                                                         7
               基鸟苷    (m7G)，通过    5′,5′-三磷酸桥共转录添加到              子，并替换掉      ORF  中的非最优密码子，可显著提高
                                                                                                   [24]
               mRNA   的第  1 个核苷酸上。5′-帽是一个保护结构，                  mRNA   稳定性、翻译速度和蛋白质产量 。编码区
               使其免受核酸外切酶讲团结，增加稳定性和翻译                            义密码子与最优密码子使用频率相符程度可以用
               功效，并降低其免疫原性 。体外转录                    mRNA  的     密码子适应指数        (CAI) 进行量化，CAI>0.85 既可避
                                      [17]
               帽子策略主要包括酶法和化学法。一种使用转录                            免稀有密码子阻滞         (翻译速度提升       62%)，又能保留
               本  RNA  作为模板，然后进行         3 个连续的酶促步骤，            自然免疫原性       (TLR7 激活强度维持       40%)。已批准
                             7
               通过鸟嘌呤-N -甲基转移酶活性修饰鸟苷帽的                           的  mRNA  疫苗，如    BNT-162b2 和  mRNA-1273，具有
   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55