mRNA疫苗的发展历程与作用机制

 泰兴市第三高级中学生物组    常 益

 北京时间10月2日，瑞典卡罗琳医学院宣布，将诺贝尔生理学或医学奖授予Katalin Karikó、Drew Weissman，以表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这些发现使得针对COVID-19的有效mRNA疫苗得以开发。下面简单介绍下mRNA疫苗的发展历程与作用机制。

一.mRNA疫苗的发展历程：

1990年，科学家将体外转录的信使RNA（即mRNA）注射入小鼠体内，通过检测发现，其可以在小鼠体内表达活性，并产生相关蛋白且具有剂量依赖性。这种通过直接注射mRNA表达特定蛋白产生免疫反应的方法，就是mRNA疗法的雏形。

在随后的研究中发现，mRNA可以发挥类似疫苗的作用以达到治疗的目的。进入21世纪后，mRNA的合成技术、修饰技术和递送技术进一步发展，相比传统疫苗，mRNA疫苗具有更安全、效率更高和免疫原性更好的优势，且不会插入基因突变，可以被正常细胞降解，还可以通过序列修饰和递送载体改变其半衰期，同时，还容易大规模生产。

二.mRNA疫苗的作用机制：

通过将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体，可以跳过复制、转录过程，直接进行翻译，形成相应的抗原蛋白，从而诱导机体产生特异性免疫应答，达到预防免疫的作用。

以新型冠状病毒mRNA疫苗作用原理为例：

刺突糖蛋白（S蛋白）是新冠病毒入侵人体的关键蛋白，这种蛋白可以识别人类呼吸道上皮细胞上的ACE2蛋白，并与之相互作用，从而打开新型冠状病毒入侵人体的大门。简而言之：ACE2是新冠病毒S蛋白的受体。

新型冠状病毒mRNA疫苗是将编码新冠病毒刺突糖蛋白（S蛋白，抗原蛋白）的mRNA直接注射进入体内，能够在人体内合成S蛋白，通过模拟病毒感染刺激机体产生抗体和记忆细胞。

 

三.mRNA疫苗的类型：

目前应用的mRNA疫苗主要有两种形式：

①基于mRNA的传统mRNA疫苗(非复制型mRNA疫苗)

定义：是在体外转录好的一段编码抗原蛋白的完整mRNA，上游和下游分别包含5′帽子结构和 3′poly(A)尾，只编码目标抗原。

优点：结构简单、RNA序列短、不编码其他蛋白

缺点：在体内半衰期短、抗原表达量低，需要较高的量才能诱发有效的免疫应答。

②自扩增型(self-amplifying， SAM)mRNA疫苗(又称复制子)

定义：是通过基因工程改造的 mRNA病毒基因组，其中编码RNA复制机制的基因是完整的，用编码抗原蛋白的mRNA代替了原病毒的结构蛋白编码基因，可以在体内实现自我扩增，很少的量就可以诱发有效的免疫应答。

四.mRNA疫苗的应用：

1.RNA病毒感染性疾病

mRNA疫苗可用于传染性强、危害性大的RNA病毒感染性疾病的预防，如新冠病毒感染，目前已经在预防新冠病毒感染方面起到重要作用。

2.DNA病毒感染性疾病

mRNA疫苗可用于巨细胞病毒等DNA病毒感染性疾病的预防。

3.细菌感染性疾病

mRNA疫苗还可用于链球菌和结核杆菌等细菌感染性疾病。