J Control Release：mRNA疫苗诞生黎明，我们准备好了吗？

有数几十年来mRNA药物的持续发展与技术突破，为其在COVID-19大普及期间的快速涌现奠定了典范。在COVID-19全球爆发不到一年的间隔时间里，就有两种基于mRNA的药物BNT162b2和mRNA-1273给予了紧急应用于授权，而CVnCoV mRNA药物也已困难重重到3期临床试验。

现阶段，Journal of Controlled Release 期刊执行者主编，比利时根特大学的 StefaanC. De Smedt 教授发表了题为：The dawn of mRNA vaccines： The COVID-19 case 评述性社论。

该流行病学详细描述了这三种药物的组合而变成及临床（前）研究工作情况，并了解讨论了其内部结构上对病原体原性的单独影响，对mRNA药物的关键作用种系统明确提造出了从新学说，也为未来mRNA药物的开发设计和大大提高效率明确提造出了研究工作方向。

1、COVID-19推动了mRNA药物的持续发展

COVID-19 mRNA药物都有了一类从新的药物产品，由UTF-SARS-CoV-2刺突磷脂质的合变成mRNA组合而变成。上皮肝细单纯形纳米颗粒（LNP）作为表现形式将mRNA包裹，并将其送出至肝细单纯形，隐含造出所UTF-淋巴肝细单纯形，从而兴奋机体做到出病原体这样的话。

mRNA药物之所以能抓住机遇，离不开这两项：

1、mRNA氨基酸的剪裁和纯化。随着我们对非同病原体的认识不断了解，KatalinKariko和Drew Weissman率先明确提造出对IVT mRNA的氨基酸展开剪裁，可避免其被固有神经系统识别，降低其固有病原体原性。同时，清除双末端RNA的污染，也实质性削弱了IVT mRNA的病原体兴奋活性，大大降低了促黏上皮细胞I型 IFN的做到出，更容易其在体内做到更佳的蛋白质隐含。

2、变成熟的送出表现形式——LNPs。LNPs多半由一种可散射上皮肝细单纯形和其他特别设计上皮肝细单纯形组合而变成，通过选择适宜的上皮肝细单纯形，可以改善LNPs的准确性，并在单纯形内加强内吞体奔逃。其完全一致催化过程为，在较低的pH值下，可散射上皮肝细单纯形带带电，通过微流控设备与带负电荷的mRNA混搭，二者通过静电吸附关键作用混搭。在pH 7.4的圆锥形况下血液透析或超滤，给予电当游离且紧密联系包裹mRNA的LNPs。

3、扎实的早期研究工作典范。基于对严重急性发炎综合症（SARS）和当南亚呼吸系统综合征（MERS）冠圆锥形病原的研究工作，科学家们已见到冠圆锥形病原包涵一个举例来说的RNA基因组，UTF-四种主要的病原细单纯形内（棘突、包上皮细胞、上皮细胞和核亚基）及一些特别设计细单纯形内。大多数MERS-CoV和SARS-CoV-1当中和HIV指向S蛋白质，比如说是其特异性混搭如前所述(RBD)。对SARS-CoV-2病原S蛋白质的结构上展开研究工作，见到其与SARS-CoV-1病原的S蛋白质由较高的同源，这使得药物开发设计者赶紧将S蛋白质作为药物的重点突破口。

2、COVID-19 mRNA药物的尤其

完全一致到BNT162b2（BioNTech/Pfizer）、mRNA-1273（Moderna）和CVnCoV（CureVac）三家药物企业的COVID-19 mRNA药物，该流行病学从淋巴肝细单纯形选择、LNP设计和mRNA结构上等不足之处尤其了其对照点。

左图1. COVID-19 mRNA药物的设计。a). COVID-19 mRNA药物包涵UTF-全长S蛋白质的mRNA酪氨酸酸，具有两个格氏试剂替代位点(K986P和V987P)。S蛋白质基因酪氨酸酸的两侧是结构上元件，以便生变成变成熟的mRNA。这些元素当中的每一个都可以被大大提高效率，以抑制mRNA的准确性、转译潜能和非同病原体活性。b). CVnCoV候选药物应用于擅自剪裁的粪便生物碱，而BNT162b2和mRNA-1273应用于N1-methylpseudouridine (1mψ)取代粪便生物碱(U)展开核生物碱剪裁。c). 分别用作BNT162b2和mRNA-1273 LNP当中的可散射的阳离子水溶性ALC-0315以及SM-102，用作CVnCoV当中的可散射阳离子上皮肝细单纯形尚未公开

现阶段所有mRNA药物都以相同的SARS-CoV-2淋巴肝细单纯形为靶点，并包涵UTF-全长跨上皮细胞锚定S蛋白质的mRNA。然而，其mRNA结构上有所相异。BNT162b2和mRNA-1273在mRNA制造过程当中依靠1mΨ的替换和dsRNA片断的转化变成，减少了TLR信号和单纯形质RNA感测器的激活，实着降低了mRNA的非同病原体这样的话。相比之下，CureVac则未应用于氨基酸剪裁的mRNA，而是通过酪氨酸酸大大提高效率和选择非转译区（UTRs）来增强mRNA的转译。

为使mRNA进发单纯形质隐含造出UTF-淋巴肝细单纯形，上述三种mRNA药物都依靠了LNP送出系统，其当中CureVac处方当中完全一致上皮肝细单纯形糖类相符，BioNTech和Moderna的COVID-19mRNA药物应用于的可散射上皮肝细单纯形分别为ALC-0315和SM-102，其所用的PEG上皮肝细单纯形分别为PEG2000-DMA和PEG2000-DMG。二者共同的特别设计上皮肝细单纯形为DSPC、飞龙。以上三种mRNA-LNPs的各上皮肝细单纯形摩尔则有可散射上皮肝细单纯形：磷脂：飞龙：PEG-上皮肝细单纯形=50：10：38.5：1.5，mRNA-上皮肝细单纯形的质量则有0.05。

由于上皮肝细单纯形尾端引入甘油键，ALC-0315和SM-102的脊椎动物可降解性较好。研究工作表明在送出mRNA时，SM-102上皮肝细单纯形的效果优于Onpattro的MC3 LNPs，原因在于SM-102有更好的耐受性性和更佳的内吞体奔逃效率。由此可见，上皮肝细单纯形结构上和组合而变成的差异可能会对mRNA的送出效率等造变成不小的单独影响。处方当中的PEG上皮肝细单纯形，可大大提高LNP在催化和填充当中的准确性，而这些PEG上皮肝细单纯形一般含有短酰基末端，更容易PEG上皮肝细单纯形在静脉注射后迅速从LNPs当中分离造出来，加强LNPs与肝细单纯形的相互关键作用。然而，关于LNPs如何使mRNA从内吞体奔逃至肝基质的单纯形内铁路运输和机制仍不完全清楚。有假说相信，LNPs当中可散射的上皮肝细单纯形糖类（pKa

3、mRNA药物的关键作用种系统

那么，送出至体内此后，mRNA药物是如何发挥关键作用的呢？

与经典药物的机制相似，当肌肉静脉注射COVID-19 mRNA药物后，就会引起局部和在此期间的黏上皮细胞，并将相异的病原体肝细单纯形招募至静脉注射躯干。其当中，主要是单核肝细单纯形和DCs被mRNA转染，这些局部转染的淋巴肝细单纯形提呈肝细单纯形（APCs）随后迁移至隔水淋巴，将淋巴肝细单纯形呈递给B肝细单纯形和T肝细单纯形。

此外，由于其相对更大的宽度(~100 nm)、当游离的表面电荷和可蔓延的PEG脂上皮细胞，mRNA LNPs也可能会进入淋巴管单独特异性驻留在淋巴当中的APCs和B肝细单纯形。不容忽视的是，肌肝细单纯形、上皮肝细单纯形和变成纤维肝细单纯形等肝细单纯形一般来说可能会也加强了局部mRNA隐含。同时，mRNA药物也并不需要参予非同病原体，以大大提高正向和抑制淋巴肝细单纯形甲基化病原体自由基的潜能。

左图2 mRNA药物的关键作用种系统。(a在静脉注射躯干) mRNA LNPs触发在此期间的黏上皮细胞自由基，招募当游离粒肝细单纯形、单核肝细单纯形和树突圆锥形肝细单纯形到静脉注射躯干。(b在肝细单纯形水平)为了可避免肝肝细单纯形降解，mRNA必需逃离核内体并与核糖体混搭，这是一个复杂的速率上限过程，由可散射的LNP表现形式做到

4、COVID-19 mRNA药物正向的病原体这样的话和保护措施关键作用

COVID-19 mRNA药物主要正向B肝细单纯形做到出当中和HIV，而对COVID-19患者的观察当中见到，CD4+ T肝细单纯形、CD8+ T肝细单纯形若能做到出协调持续性病原体这样的话，引起的疾病症圆锥形较轻，反而亦之。这表明CD8+ T肝细单纯形和CD4+ T肝细单纯形这样的话也更容易预防性SARS-CoV-2。

在体液病原体不足之处，研究工作结果实示两剂CVnCoV药物(12 μg mRNA血糖)正向的SARS-CoV-2当中和HIV滴度水平与从自然地感染当中趋于稳定的个体颇为。与此相比，核生物碱剪裁的mRNA药物BNT162b2和mRNA-1273的HIV滴度则更佳，这提示展开了氨基酸剪裁的mRNA药物就会引起更强的体液病原体这样的话。此外，BNT162b2和mRNA-1273由于展开了氨基酸剪裁，使得机体对其耐受性血糖增加，它们可能会做到更持久的蛋白质隐含，从而顺延淋巴肝细单纯形持久性，这对于增强----当中心（GC）自由基来说是有利的。

现阶段，困扰COVID-19药物开发设计的一大因素就是病原发生变异，而这些mRNA药物也对其对病原变种实证展开了检验，包括从新造出现的加拿大变种(B1.1.7)和南非变种(B.1.351)。现阶段，mRNA-1273和BNT162b2对变异株B1.1.7具有当中和活性。Moderna的另一项研究工作指造出，对于B.1.351，尽管当中和滴度下降，仍高于预想的保护措施水平，所有个体的血清都能被完全当中和。为快速反应变种病原，也就是说的药物也在研发之当中。

5、COVID-19药物的安全性

mRNA药物作为一类崭从新的药物方式，与其他候选药物相比，其实更易引起系统性不良自由基，比如说是发热。有报道称，疫苗mRNA-1273和BNT162b2药物后，发生了罕见的过敏自由基，推测可能会与PEG上皮肝细单纯形和体内本身依赖于的PEGHIV有关。

不可否认的是，COVID-19 mRNA药物给予产品首肯的速度快是历史性的。SARS-CoV-2大普及推动COVID-19 mRNA药物持续发展的同时，也加快了用作其他传染病（如流感、狂犬病原、山下卡病原等）的mRNA药物的困难重重。然而，对其关键作用种系统，仍依赖于一些未解蛛丝马迹。LNPs mRNA的非同病原体这样的话如何单独影响药物的转染转译潜能、病原体原性和自由基原性？预防性效果能维持多久？还有实质性改进的生活空间吗……mRNA药物接踵而至了持续发展的贵金属时期，我们也应该相反时机，去揭开它更多的秘密。

独有造出处：

Rein Verbeke， et al. The dawn of mRNA vaccines： The COVID-19 case. Journal of Controlled Release， Volume 333， 10 May 2021， Pages 511-520.