近年来，随着RNA新类别的发现及基因编辑技术的不断进步，对开发RNA靶向药物提供更多方向。mRNA药物主要分为双链si RNAs、micro RNA，基因编辑工具引导的RNA(sg RNA)以及mRNA疫苗。本文探讨RNA药物研发的应用与RNA药物研发存在的难点。

 

       mRNA在生物学中起着非常重要的作用，它包含着细胞制造蛋白质并将其送到身体各个部位的指令。mRNA 药物不需要进入细胞核，从细胞外进入细胞质就被转录。不像质粒 DNA 和病毒载体，mRNA 不需要整合到宿主基因组中，避免了插入基因突变的风险。而且进入细胞的外源性 mRNA 只有瞬时活性，能够通过生理代谢完全降解。

 

 

图1：抗原编码的mRNA药物原理（图片来自丁香园）

 

一、mRNA靶向药物潜在应用价值

 

1、肿瘤治疗的应用

 

       肿瘤是指机体在各种致瘤因子作用下，局部组织细胞增生所形成的新生物。肿瘤靶向药物是利用肿瘤细胞与正常细胞之间分子生物学上的差异(包括基因、酶、信号转导等不同特性)，抑制肿瘤细胞和新生血管等，达到抗肿瘤治疗的目的。表皮生长因子受体（EGFR）基因突变、间变性淋巴瘤激酶（ALK）基因突变以及跨膜的受体酪氨酸激酶（ROS1）基因突变都可能导致肿瘤癌症的发生，提取肿瘤相关抗原混合物，制备mRNA疫苗同时表达多个混合肿瘤抗原，通过激活免疫反应制备肿瘤mRNA疫苗药物。mRNA肿瘤疫苗有望成为免疫检查点抑制剂以及过继细胞疗法出现后的又一重要的癌症免疫疗法。

 

2、乙肝治疗的应用

 

       乙型肝炎病毒 ( HBV)基因组是约3. 2 kb，不完全的环状双链 DNA( RC2DNA)，HBV 感染肝细胞后，RC2DNA 进入细胞核中，修复成共价闭合环状DNA (cccDNA)，以此为模板利用宿主的 RNA 聚合酶转录成几种不同的转录产物，其中3. 5 kb的mRNA是HBV的前基因组 RNA (pgRNA) ,它不仅是翻译 HBV的P蛋白和核衣壳蛋白的模板，同时也是 HBV 逆转录的模板^[1]。用 RNA 药物来干扰HBV复制的关键靶点是一种新颖的思路^[2]。siRNA 可以在病毒生活周期的多个阶段干扰病毒的复制，如在病毒进入细胞后，转录前作用于病毒RNA；逆转录后进入细胞核前作用于病毒 RNA；病毒整合后转录成mRNA在细胞质中被降解^[3]。将乙肝表面抗原（HBsAg）的抗体与人的鱼精蛋白截短体融合表达，制备了同时具有抗原结合活性和siRNA结合活性的融合蛋白，这种融合蛋白Ⅵ7可以特异地识别被HBV感染的潜在肝癌细胞，并携带siRNA进入细胞，抑制病毒的复制和细胞的进一步恶性转变^[4]。

 

 

3、疫苗的开发

 

       mRNA可以体外快速地合成并传递到体内，在细胞内翻译表达所需抗原蛋白，适用于制作抗感染疫苗和肿瘤疫苗，mRNA疫苗将会产生更强的免疫效果及长久的免疫记忆效果，其优点是大大缩短疫苗研发时间。然而mRNA疫苗需要选择合适的目标抗原和选择合适的递送策略。Moderna公司的的mRNA-4157是个性化肿瘤疫苗，于2017年11月开始I期临床试验。mRNA-5671是靶向KRAS突变的肿瘤疫苗，该项目是目前唯一公布的KRAS RNA疫苗^[7]。

 

       2020年初，新冠状病毒(COVID-19)迅速蔓延，成为人类健康威胁的疾病之一，疫苗的成为阻止其蔓延的重要手段。据报道，新冠病毒mRNA疫苗已启动灵长类动物毒理和药效预实验，预计4月中旬临床试验^[5]。对于大规模突发性病毒，疫苗具有很高的市场潜力。

 

二、mRNA药物的难点问题

 

       mRNA药物的难点问题有两个：mRNA稳定性问题和mRNA特异性精准性。首先，用人工合成的非天然核糖核酸替换天然核糖核酸来合成mRNA，这样可以逃避免疫系统的清除。其次，加上5’帽子、3’poly(A)尾和UTR序列等也能稳定mRNA，并增加翻译效率。再者，特殊的新型制剂技术可以有效地保护mRNA，并且促进免疫反应的产生^[6]。基于纳米微粒技术的给药方式在动物模型上取得了很好的结果，也有不少新的临床试验已经开展^[7]。

 

      世界上著名医药企业Moderna、BioNTech和CureVac等公司都已拥有mRNA药物产品线^[7]。mRNA作为药物使用可指导细胞内蛋白质表达或者细胞外蛋白分泌。mRNA疗法既可以通过功能性蛋白的表达去治疗基因缺陷的疾病，又可以通过病毒或肿瘤抗原蛋白的表达应用于治疗和疫苗的开发。

 

参考文献

[1] Nassal M. Hepatitis B viruses : Reverse transcriptiona different way[J ] . V i rus Res , 2008 ,134 (122) :2352,249

[2]王薇薇，胡康洪. RNA药物抗乙型肝炎病毒的研究进展[J].武汉大学学报.第56卷第1期2010.02

[3] Hannon G J. RNA interference [J]. Nature , 2002 ,418(6894) :2442251.

[4]Wen WH, Liu JY, Qin WJ, et al. Targeted inhibition of HBV gene expression by single-chain antibody mediated small interfering RNA delivery [J]. Hepatology, 2007, 46 (1): 84-94.

[5] 新冠病毒mRNA疫苗将进入临床试验. 中国青年网，2020,3.17

[6]Sahin, U. et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specifictherapeutic immunity against cancer. Nature547, 222-226 (2017).

[7] 吕卓恒. 以三大mRNA制药公司分析mRNA药物前景. 仪器信息网2018.08