全球肆虐的新冠疫情使mRNA成为备受瞩目的研究领域，加速了mRNA技术的普及和商业化，mRNA是利用人体作为“生物反应装置”，这一过程具有以下几项优势：

l  mRNA允许人体对编码蛋白进行翻译后修饰（PTM），这种蛋白免疫原性低、可完全发挥作用。

l  在生物反应器中不能产生的多聚体蛋白可以在接种者细胞内完成正确的翻译、折叠和组装。

l  mRNA疗法可以产生跨膜蛋白和细胞内蛋白，并可在细胞中将这些蛋白转运到适当的位置发挥作用。

不同于传统的疫苗工艺依赖于生物反应装置或在鸡胚中使用哺乳动物细胞批量生产疫苗，mRNA疫苗只需在接种者体内经过一次转化就可以发挥作用，大大缩短了疫苗生产周期。

一、mRNA技术商业化的主要问题

mRNA的结构稳定性以及将mRNA递送至靶细胞的递送系统，是限制mRNA技术商业化的两大关键问题。

mRNA分子本身不稳定，提高mRNA稳定性的技术包括优化5’Cap、调整3’Poly(A)尾长度以及修饰5’UTR和3’UTR中的调控元件。

mRNA的分子结构特征

（来源）Pharmaceutics.2020 Feb;12(2):102

此外，将mRNA递送到细胞内部有两道屏障：递送途中的酶降解和静电排斥致使的膜屏障。需要特殊的修饰或递送系统才能实现mRNA的胞内表达。脂质纳米粒LNP是当前主流递送系统，采用此递送系统的公司有mRNA三巨头Moderna、BioNTech、 CureVac。此外，聚合物纳米粒PNP、脂质多聚复合物LPP、GalNac、阳离子脂质复合物LPX等递送系统。

二、mRNA技术的优势

2.1.安全性高

mRNA疫苗没有减毒活疫苗"毒力返祖"或在部分个体中诱发严重疾病的可能。与DNA疫苗和某些病毒载体疫苗相比，mRNA疫苗不会整合到接种人群DNA中引发插入突变风险。

2.2.研发周期短

新冠疫情在全球的大流行突显了疫苗技术快速应用于人体试验的重要性和紧迫性。相对于传统疫苗的开发周期，目前获批的两款mRNA新冠疫苗的开发时间缩短了11个月到几年不等。

2.3.规模化生产效率高

由于mRNA疫苗体内发挥作用不依赖活病毒，因此无需专门的实验设备与生物安全实验室。在生产过程中，无需培养活的细胞，不存在细菌污染的风险。组成mRNA疫苗的基本化学成分相同，因此，建立了一条mRNA疫苗生产线后，可以对新出现的或季节性的流行病做出快速反应。

2.4.快速的抗原特异性序列优化

mRNA技术的另一项优势在于可以通过改变核酸序列来不断优化编码抗原，相对于制备不同蛋白或多肽的生物工程技术，这一过程相对更加简单直接。

2.5.可以编码多种蛋白或蛋白亚基

对于免疫原由多个不同亚基组成的病原体，生产多个亚基并按照化学计量学组成，成功的完成重组并构成完整蛋白的免疫原，其中的挑战不言而喻。而mRNA可以轻松地完成上述步骤。

2.6.调节mRNA免疫原性

除了通过改变mRNA序列优化抗原免疫原性之外，mRNA本身以及在mRNA制造过程中的其他RNA产物的固有免疫都可以用于增强免疫应答。目前，调节mRNA免疫原性主要的方法是核苷酸化学修饰。

2.7.递送mRNA的纳米制剂

目前，绝大多数mRNA药物都采用LNPs递送。LNP制剂的组成可显著影响胞内递送效率，决定递送靶细胞的特异性并调控免疫原性。

2.8.贮藏与运输

以冻干粉的形式贮存和运输是mRNA药物最常使用的方法。然而，在冻干过程中由结晶和真空脱水产生的应力可能会降低生物大分子或LNPs的稳定性，导致活性丧失。有报道指出，向制剂中加入某些冷冻保护剂（如海藻糖、蔗糖和甘露醇）可以维持特定处方的稳定性。

2.9.给药方式

尽管目前获批的新冠mRNA疫苗都选择肌内注射，关于mRNA疫苗的最佳接种途径还没有达成共识。目前，BTN162b2、CVnCoV、ARCT021和mRNA-1273都选择肌内注射；而来自伦敦帝国理工学院的研究人员则考虑通过吸入给药实现mRNA疫苗的自我扩增。吸入或鼻滴疫苗可引发细胞和体液免疫，这种方式对包括新冠病毒在内的呼吸道传染病防治中特别有效。然而，鼻腔内mRNA疫苗的研究目前仍停留在动物模型阶段。总的来说，肌内接种仍是各种疾病mRNA疫苗最常用的给药方式。

2.10.给药方案

对于新冠疫情的全球防治而言，最理想的给药方案是单次给药，但当下还没有达到这种程度。目前采取的策略是加强免疫，即间隔数周内接受至少2次注射。

2.11. 关于mRNA疫苗的副作用

由于疫苗本身预防性、非治疗性的特性，对传染病疫苗需要较高的安全性与耐受性标准。疫苗局部注射疼痛、局部或全身炎症（发热、不适）是接种疫苗后最常见的不良反应。

三、mRNA的三大应用领域

3.1. 预防性mRNA疫苗

mRNA新冠疫苗验证了mRNA技术平台在疫苗领域的适用性，两款mRNA新冠疫苗正式获批意味着传染病防治方面的划时代进步，接下来需要在其它传染性疾病的防治方面做出验证。

mRNA疫苗作用机制

（来源： Wang F, Kream RM, Stefano GB. An Evidence Based Perspective on mRNA-SARS-CoV-2 Vaccine Development. Med Sci Monit. 2020 May 5;26:e924700. DOI: 10.12659/MSM.924700.）

3.2. 抗肿瘤mRNA疫苗

将mRNA用于肿瘤免疫疗法的原理是利用mRNA编码突变肿瘤抑制蛋白，修饰肿瘤微环境，从而实现治疗目的。该方法的应用受限于mRNA递送技术。按照目前的递送能力，mRNA无法到达患者体内的每一个肿瘤细胞。因此，研发人员越来越关注将mRNA作为治疗性疫苗，诱导免疫系统识别并杀伤肿瘤细胞。

3.3. 蛋白免疫疗法与细胞免疫疗法

mRNA的一个新兴领域是体内编码可用于治疗的免疫蛋白或免疫调节蛋白，如抗体与细胞因子。与传染病疫苗、肿瘤疫苗相比，这些疗法需要产生更多的蛋白才可发挥作用，某些疾病甚至需要终身服药。

蛋白免疫疗法的一大挑战是将mRNA递送到所有目标器官和细胞中，实现最佳的治疗效果。当mRNA以LNP为载体全身给药时，由于载脂蛋白E可结合至LNP表面，LNP复合物将倾向于分布到肝脏组织，肝细胞表面受体将诱导LNP颗粒的肝细胞摄取。通过调整LNP中脂质成分（包括调整脂质比例和组成）可实现非肝脏的特异性组织分布，如肺组织内皮细胞或脾脏的靶向递送。