早在幾十年前，研究者們首次發(fā)現(xiàn)，外源的mRNA經(jīng)肌肉注射至小鼠體內(nèi)后有相應(yīng)的蛋白表達(dá)，這也成為了mRNA疫苗的雛形。人們一直以來都希望能夠生產(chǎn)出一種靈活、易于生產(chǎn)、安全有效的疫苗。而mRNA疫苗就是一種可以滿足這些需求的，具有良好的發(fā)展前景的新疫苗。而時至今日，在新冠疫情的背景下，mRNA疫苗也不負(fù)重望的成為了一顆耀眼的明星，輝瑞、Moderna等公司的mRNA新冠疫苗相繼展現(xiàn)出了良好的預(yù)防效果，使得mRNA疫苗愈發(fā)受到人們的關(guān)注。
而合適的mRNA遞送載體一直是制約mRNA疫苗發(fā)展的一大瓶頸，一個合適的mRNA遞送載體可實(shí)現(xiàn)對mRNA的GX包載，并在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的表達(dá)效果。目前常用的幾種mRNA遞送載體主要包括：聚合物材料、多肽、脂質(zhì)納米粒。下面我們就簡要介紹一下這幾種mRNA遞送載體。


（一） 聚合物材料

早期人們采用聚合物材料來進(jìn)行核酸的遞送，如聚乙烯亞胺（polyethylenimine，PEI）、聚氨基酯（PBAE）、殼聚糖等。大多數(shù)用于mRNA遞送的聚合物材料都需要進(jìn)行脂肪酸鏈的修飾，以改善其安全性，但這些材料的應(yīng)用目前都只停留在臨床前研發(fā)階段。有研究就采用PEI用于將DNA通過吸入的方式輸送到肺部。然而PEI不易分解，因此對于可能需要的重復(fù)給藥，聚合物可能累積并引起副作用?！?】也有研究采用分支型的聚胺基聚合物進(jìn)行mRNA的包載，構(gòu)建一套樹狀聚合物RNA納米粒，并成功在體內(nèi)表達(dá)出了對抗翟卡病毒、埃博拉病毒的相關(guān)抗體?！?】

圖1. 麻省理工研究團(tuán)隊(duì)采用

聚合物材料制備的mRNA納米粒【1】

（二） 多肽

也有少量的研究中采用了細(xì)胞穿膜肽（Cell-penetrating peptides，CPPs）用于mRNA的遞送，如采用包含有兩親性序列精氨酸-丙氨酸-亮氨酸-丙氨酸（Arg-Ala-Leu-Ala）的細(xì)胞穿膜肽來結(jié)合mRNA構(gòu)建成一種CPP-mRNA復(fù)合納米粒，其可以發(fā)揮CPP跨越細(xì)胞膜的能力，將mRNA很好的遞送到細(xì)胞內(nèi)，并引發(fā)了良好的T細(xì)胞應(yīng)答?！?】

（三）脂質(zhì)納米粒

人們采用離子化的脂質(zhì)進(jìn)行siRNA的遞送，并在2018年由Alnylam制藥公司推出了上市的RNAi藥物Onpattro，其就是通過離子化的脂質(zhì)制備的脂質(zhì)納米粒（Lipid nanoparticles，LNPs）進(jìn)行siRNA的包載和遞送。受其啟發(fā)，目前研究者們也紛紛選擇LNPs作為mRNA遞送的載體。LNPs主要通過陽離子的磷脂材料與其他輔助磷脂完成顆粒的構(gòu)建，通過RNA所帶的負(fù)電與陽離子磷脂的正電相互吸附，可實(shí)現(xiàn)較高的包載效果，并且在體內(nèi)由低密度脂蛋白介導(dǎo)的胞吞機(jī)制可使納米粒子成功被細(xì)胞攝取，實(shí)現(xiàn)良好的細(xì)胞攝取效果。在胞內(nèi)經(jīng)由內(nèi)含體途徑將mRNA成功釋放，轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白表達(dá)。同時良好的體內(nèi)安全性也使他更具競爭力，在多種傳染性疾病的預(yù)防及ZL方面展現(xiàn)出了較好的效果。其中已有大量的研究已經(jīng)進(jìn)入了臨床研究階段，如在兩項(xiàng)臨床一期的流感病毒疫苗研究中，通過LNPs包載核苷酸修飾的mRNA，所產(chǎn)生的機(jī)體免疫應(yīng)答與傳統(tǒng)的滅活流感病毒疫苗相似，并且安全性也基本一致?！?】在新冠疫情的背景下，輝瑞與Biotech的mRNA疫苗更是緊急上市，同樣采用LNPs作為mRNA的遞送載體，并展現(xiàn)出了超過90%的有效率。

圖3. 常見的LNPs構(gòu)造

目前在多種mRNA遞送載體中，LNPs還是更優(yōu)的選擇，但是如何開發(fā)出新的配方材料，打破相關(guān)ZL壁壘，同樣是相關(guān)研究者爭相努力的方向。同時伴隨著RNA序列編輯、RNA的大批量快速生產(chǎn)等相關(guān)研究的進(jìn)一步發(fā)展，未來mRNA疫苗相關(guān)技術(shù)會愈發(fā)成熟，會引領(lǐng)接下來一段時間的藥物研發(fā)相關(guān)的風(fēng)潮。
 

參考文獻(xiàn)：

1. James Cliff Kaczmarek, Kevin J Kauffman et al.: Optimization of a Degradable Polymer-Lipid Nanoparticle for Potent Systemic Delivery of mRNA to the Lung Endothelium and Immune Cells. Nano Lett 2018, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02917.

2. Chahal JS, Khan OF, Cooper CL et al.:Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose. Proc Natl Acad Sci USA 2016,113:E4133-4142.

3. Udhayakumar VK, De Beuckelaer A et al.: Arginine-rich peptide-based mRNA nanocomplexes efficiently instigate cytotoxic T cell immunity dependent on the amphipathic organization of the peptide. Adv Healthc Mater 2017, 6.

4. Feldman RA, Fuhr R et al.: mRNA vaccines against H10N8 and H7N9 influenza viruses of pandemic potential are immunogenic and well tolerated in healthy adults in phase 1 randomized clinical trials. Vaccine 2019, 37:3326-3334.

納米藥物制備系統(tǒng)

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