王心如
山东协和学院 山东济南 250102
摘要：由于在安全性、有效性和工业化生产方面的优势，mRNA疫苗在对抗癌症和病毒性疾病方面具有巨大的潜力。近几十年来，我们目睹了各种mRNA通过序列优化来克服mRNA免疫原性过高、不稳定和效率低下的缺点。基于免疫学的研究，mRNA疫苗与免疫佐剂以及各种不同的传递策略相结合。除序列优化外，辅助mRNA递送策略是稳定mRNA并提高其有效性的另一种方法。对增强抗原反应性的理解有助于了解mRNA诱导的先天免疫和无抗体依赖增强活性的适应性免疫。因此，为了解决这一问题，科学家们进一步开发了基于载体的mRNA疫苗、裸mRNA疫苗和基于树突状细胞的mRNA疫苗。
关键词：mRNA疫苗;免疫原性;传递策略;COVID-19;临床试验
引言
疫苗刺激人体免疫系统的免疫反应产生抗体，经典疫苗起源于抗病毒免疫。追溯到1796年，爱德华·詹纳发现，在挤奶女工手上接种牛痘的健康人对天花感染具有预防性免疫[1]。目前采用多种病毒导向疫苗进行常规疫苗接种，在预防和治疗病毒性疾病方面取得了重大进展。因此，科学家们正在寻求开发有效的癌症疫苗。2006年，FDA批准了人类历史上第一种癌症疫苗:宫颈癌疫苗(Gardasil)。加德西可预防人乳头瘤病毒(HPV) 16/18感染5年以上，降低宫颈癌发病率[2]。然而，大多数癌症疫苗正在进行临床前和临床试验。尽管在疫苗研制方面取得了很大进展，但仍有病毒病原体逃离适应性免疫应答。此外，对大规模生产和快速发展的日益需求的增加促使开发更多新的疫苗方法。非病毒疾病，包括癌症，需要更多与疫苗相关的研究，以建立一个新颖的疫苗开发平台。
mRNA疫苗是一种分子生物学和免疫学相结合的新技术，这项技术与基因治疗密切相关。将编码抗原的外源mRNA导入体细胞，通过表达系统合成抗原。合成的抗原能诱导机体产生免疫应答。早在1990年，科学家利用mRNA载体将mRNA注入小鼠体内体细胞，表达荧光素酶、-半乳糖苷酶和氯霉素乙酰转移酶[3]。
近几十年，进一步对mRNA疫苗的安全性、有效性和工业化生产等方面的研究和实验技术取得了进展。这些优点使基于mRNA的疫苗成为肿瘤和病毒性疾病治疗的优先选择。首先，mRNA疫苗在人类I期临床试验中诱导抗体是安全的。mRNA载体无耐药性、基因组整合性和强免疫原性应答等特征。此外，核酸酶可以快速降解单链RNA。虽然降解的mRNA成分引发免疫系统过度激活，但开发一种有效、安全的mRNA转运系统可以增强疗效，消除副作用。其次，通过修饰mRNA和mRNA载体实现治疗效果的提高。到目前为止，各种形式的传递载体和修饰mRNA已被深入研究，以测试其治疗效果，特别是在COVID-19流行期间[4]。
mRNA疫苗的分类和结构
mRNA是从转录到转译的中间产物，含有引导相应蛋白质形成的遗传信息。mRNA疫苗是核酸疫苗的一种亚型。它分为两类:自放大RNA (saRNA)和非复制mRNA。传统的非复制mRNA由cap、5 -非翻译区(UTR)、编码疫苗抗原的开放解读码组(ORF)、3 -UTR和多聚腺苷酸尾组成。除了ORF之外，其他结构元件对mRNA的稳定性和转录效率都是至关重要的。这些元素也可以改变位点，延长mRNA在体内的半衰期，限制不必要的免疫反应。例如，一种编码流感病毒H10血凝素(HA)的修饰的非复制mRNA可诱导I型IFN极化先天免疫和疫苗特异性应答[5]。
mRNA疫苗介导免疫治疗的机制
由于优化的mRNA持续存在于细胞质中，mRNA疫苗被应用于疾病相关的免疫治疗。mRNA接种到宿主细胞后被翻译成相应的抗原，模仿病毒感染样的体液免疫和细胞免疫。相应抗原的性质是免疫反应诱导抗原。mRNA疫苗通过增强T细胞抗原反应性来增强宿主的抗病毒和抗肿瘤作用。
一些外源基因表达产物直接影响免疫细胞，促进免疫细胞的生长和增殖。因此，它们可以增强宿主的抗肿瘤和抗病毒能力。一个很好的例子是Tateshita等人将脂质体型mRNA作为载体，将不稳定的mRNA(在含血清的培养基中)传递到骨髓来源的树突状细胞(BMDCs)中。结果表明，体内具有显著的卵特异性细胞毒T淋巴细胞活性，表达OVA蛋白具有抗肿瘤作用[6]。
结论
在过去的几十年里，由于mRNA疫苗的安全性、有效性和工业化生产，我们见证了mRNA疫苗在不同传递策略中的有效性。2020年，COVID-19引起了人们对mRNA疫苗的关注，大多数研究的目的是治疗癌症，比如黑素瘤，其余研究集中于病毒性疾病，包括COVID-19、狂犬病、呼吸道合胞病毒感染、寨卡病毒感染、巨细胞病毒感染、人肺变病毒和人副流感感染、艾滋病毒感染、埃博拉病毒感染和流感等。
mRNA疫苗的研究不应停留在消除mRNA免疫原性、稳定mRNA疫苗、提高抗原反应性、产生有效免疫、添加免疫佐剂和开发有效传递系统等方面。虽然mRNA疫苗在肿瘤和病毒中具有多种优势，但仍处于起步阶段。目前，安全是最重要的问题。在开发mRNA疫苗时应考虑ADE。它们的预期用途将根据成本/效益比进行评估。成本和努力决定了解决医疗问题的最终效果。临床试验将把基础研究转变为医疗实践中的mRNA疗法，我们希望mRNA疫苗的未来是光明的。
参考文献
[1] Moore ZS, Seward JF, Lane JM. Smallpox. Lancet. 2006;367:425–35.
[2] Kirby T. FDA approves new upgraded Gardasil 9. Lancet Oncol. 2015;16:e56.
[3] Wolff JA, Malone RW, Williams P, Chong W, Acsadi G, Jani A, Felgner PL. Direct gene transfer into mouse muscle in vivo. Science. 1990;247:1465-8.
[4] Shin MD, Shukla S, Chung YH. COVID-19 vaccine development and a potential nanomaterial path forward. Nat Nanotechnol. 2020;15:646-55.
[5] Liang F, Lindgren G, Lin A, Thompson EA, Ols S, R?hss J, John S, Hassett K, Yuzhakov O, Bahl K, et al. Efficient targeting and activation of antigenpresenting cells in vivo after modified mRNA vaccine aministration in rhesus macaques. Mol Ther. 2017;25:2635-47.
[6] Tateshita N, Miura N, Tanaka H, Masuda T, Ohtsuki S, Tange K, Nakai Y, Yoshioka H, Akita H. Development of a lipoplex-type mRNA carrier composed of an ionizable lipid with a vitamin E scaffold and the KALA peptide for use as an ex vivo dendritic cell-based cancer vaccine. J Control Release. 2019;310:36–46.