mRNA疫苗技术概况

mRNA疫苗是继减毒/灭活疫苗、亚单位疫苗之 后发展起来的第三代疫苗，是极具潜力的疫苗开发 技术。首先在体外合成含有编码特定抗原的mRNA 序列，然后将其递送到体内表达相应的抗原蛋白， 通过模拟病毒感染引起体液和细胞免疫反应，从而 产生免疫保护［2］ 。作为领跑本次新冠疫苗研发的技术路线之一， mRNA 疫苗的优势有：①安全。mRNA 技术具有非 整合性的特点，不会整合到基因组造成基因突变的 风险；可经生理代谢途径降解，或通过序列修饰和 递 送 载 体 调 节 其 在 体 内 的 半 衰 期［3］。 ② 有 效 。 mRNA 疫苗可诱导体液免疫和细胞免疫，在对新冠 病毒的免疫应答机制不完全了解的情况下，诱导两 种类型的免疫反应会更加有保障。③开发周期短。 减毒活疫苗需要经过多次代传筛选合适的病毒株 系，灭活疫苗也需经历病毒培养和反复灭活过程， 蛋白亚单位疫苗则需在体外进行蛋白的生产和分 离纯化，这些过程都相对耗时；而 mRNA 疫苗只需 在体外构建遗传物质，然后注入人体，由人体细胞 产生具有免疫原性的蛋白，因此具有快速生产的潜 力，且成本较低，是应对突发传染性疾病的重要策 略之一。但由于 mRNA 进入体内后易被核糖核酸 酶降解，递送技术相对复杂，还存在诸多挑战。 国外致力于 mRNA 疫苗研发的公司有美国 Moderna 和 Arcturus Therapeutics、比利时 eTheRNA Immunotherapies、德国 BioNTech 及 CureVac 等，现有 多个产品项目进入临床阶段，主要布局在抗感染疫 苗和肿瘤疫苗等领域。斯微（上海）生物科技有限 公司（以下简称“斯微生物”）是国内研发生产mRNA 药物的平台型企业，在个性化 mRNA 肿瘤疫苗的研 发方面具有技术优势［4］ 。

2 COVID-19 mRNA疫苗关键技术
在 mRNA 疫苗开发领域，当前实力最强的 3 家 公司分别是美国Moderna、德国BioNTech和CureVac， 其关键技术的研究主要集中在以下方面：提高 mRNA稳定性及翻译效率；调节免疫原性；开发高效 无毒的递送载体。这些技术在新冠疫情暴发后用 于COVID-19疫苗的研发。
2.1 提高mRNA稳定性及翻译效率的相关技术
2.2 免疫原性调节相关技术
2.3 mRNA递送技术
mRNA 疫苗需要进入细胞质发挥作用，如何将 其递送至细胞是 mRNA 发挥作用的关键技术。理 想的递送载体应保护 mRNA 不被核糖核酸酶降解、 可被靶细胞特异性摄取、进入细胞质后能及时从内涵体中释放。 目前使用最多的载体，即脂质体纳米颗粒（lipid nanoparticle，LNP），一般包括骨架、水合层、稳定 剂和天然磷脂4部分［21］ 。LNP骨架一般选择可离子 化的阳离子脂质，不仅有利于脂质双分子层的形成 和破坏，还可促进内体逃逸；水合层为聚乙二醇-脂 质体；胆固醇作为稳定剂；天然磷脂用来支持脂质 双层结构。通过与 Acuitas Therapeutics 公司技术合 作，Moderna和CureVac公司获得LNP递送技术的使 用授权。Moderna公司已进入临床的mRNA-1273就 是采用 LNP进行递送。CureVac公司与流行病防范 创新联盟基于 The RNA Printer 平台，应用 LNP 技术 合作开发了 COVID - 2019 mRNA 疫苗。The RNA Printer 是可移动的快速提供 mRNA 的平台，可在几 周内提供几克基于 LNP 递送技术的 mRNA。另外， The RNA Printer 平台可实现自动化，与传统疫苗平 台比较，时间和成本优势明显。 除 LNP技术外，BioNTech 公司还开发了脂质体 运载（lipoplexes，LPX）技术和聚合物运载技术（polyplexes）［22］。其中，LPX 技术可很好地稳定 RNA，且 制剂自身应有免疫佐剂的作用，该公司重要的产品 均利用 LPX 平台实现递送。国内斯微生物开发的 lipopolyplex（LPP）纳米递送平台［14］是一种以聚合 物包载 mRNA 为内核、磷脂包裹为外壳的双层结 构。与传统的 LNP 相比，LPP 的双层纳米粒具有更 好的包载、保护 mRNA 的效果，并能随聚合物的降 解逐步释放 mRNA 分子。值得注意的是，eTheRNA Immunotherapies 公司开发的 COVID-2019 mRNA 疫 苗，通过其鼻腔疫苗递送平台将 mRNA 疫苗递送至 鼻黏膜，该项目正在进行临床前研究［23］。此外， Arcturus Therapeutics公司与杜克大学-新加坡国立大学医学院合作开发了STARR技术，通过该技术平台可 把自我复制的COVID-19 mRNA与脂质介导的LUNAR 纳米颗粒递送系统结合在一起，产生免疫应答或驱 动治疗性蛋白表达；与传统 mRNA 疫苗相比，该疫 苗具有以极低的剂量引起免疫应答的特点［24］ 。