吃菜就能预防新冠?美国科学家利用信使核糖核酸技术研发“蔬菜疫苗”

据英国《每日邮报》9月22日报道,美国加州大学河滨分校的科学家们正在研究将信使核糖核酸(mRNA)疫苗技术用于研发“蔬菜疫苗”。这些可食用植物的叶绿体将携带mRNA,一旦研发成功,人们可以通过食用它们来口服疫苗预防新冠。

mRNA技术在疫苗领域的探索与实践

mRNA疫苗是将编码抗原的mRNA递送到人体细胞内,在细胞内翻译后产生相应的抗原蛋白,从而诱导机体产生有效的免疫反应。与传统疫苗相比,mRNA疫苗安全性好、研发周期短、免疫效力高,可以同时刺激细胞免疫反应和体液免疫反应。随着核苷酸修饰技术和递送技术的发展,mRNA疫苗也迎来了广阔的应用前景。本文对mRNA技术及其在疫苗领域的应用进行综述,以期为正在或即将开展mRNA疫苗研发工作的学者提供理论和实践指导。

信使核糖核酸5′末端帽状结构和功能

信使核糖核酸(mRNA)5′末端帽状结构是病毒mRNA和真核细胞mRNA的重要修饰之一。1974年Reddy在研究Novikoff肝瘤细胞时首先发现细胞核的一种低分子量RNA5′末端具有封闭的帽状结构,其特点是2,2,7-三甲基鸟苷由5′-5′焦磷酸连接于2′-邻甲基腺苷。此后,陆续证实帽状结构存在于多种病毒mRNA和真核细胞mRNA中,并对其结构、功能和合成进行了大量研究。

了解疫苗,安全接种

受全球新冠大流行的影响,公众对疫苗的关注和重视程度达到了前所未有的高度。2023年的诺贝尔生理学或医学奖授予了科学家卡塔琳·考里科(Katalin Karikó)和德鲁·韦斯曼(Drew Weissman),表彰他们在信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)研究上的突破性发现,这些发现对于疫苗的研制具有重要的科学价值和社会意义。

核酸疫苗研发态势与发展建议

应对新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控的迫切需求,核酸疫苗以其快速高效的优点得到了疫苗研发领域的高度重视,特别是信使核糖核酸(mRNA)疫苗的研发进程显著加快,首次获批上市并在人体中使用。本文从核酸疫苗及相关技术概念、研发轨迹与发展趋势等方面总结梳理核酸疫苗的研发态势,辨识核酸疫苗特征,分析COVID-19疫情对mRNA疫苗研究的促进作用,梳理核酸疫苗拓展应用的主要领域,针对可能存在的技术性、安全性问题开展深入讨论。研究建议,从改良目的基因表达、完善递送系统、提高免疫应答、增强mRNA稳定性及易存性等方面着手,着力开展核酸疫苗的关键技术开发;严格监管核酸疫苗的安全性和有效性;引导利益相关方对具有安全性风险、可能对肿瘤与传染病防控带来颠覆性影响的mRNA疫苗技术开展改进研究,注重技术研发的前瞻布局并促进应用转化。

mRNA疫苗的研究进展及监管概述

目的:梳理信使核糖核酸(mRNA)疫苗的开发、应用现状及产业化挑战,为国内此类产品的开发提供参考。方法:针对mRNA疫苗的设计、特点、生产及应用现状的相关研究进行整理、分析,介绍国内外对mRNA疫苗的监管采取的相关举措,并对这一突破性平台技术未来产业化应用将面临的关键问题进行总结分析。结果与结论:mRNA技术凭借其通用、快速、灵活的特点应用于不同领域的疫苗/药物开发,尤其是mRNA疫苗在抗击新型冠状病毒肺炎疫情上取得了迅速且显著的成效,开启了核酸药物发展的新时代。为了保障mRNA疫苗的安全、有效、可及,部分国家及地区制定了配套的相关法规,并设立了特别审评部门加强对mRNA疫苗的上市监管。由于产品特性、生产工艺的原因,mRNA疫苗产业化在疫苗可及性、生产管理、质量控制、共线生产导致的系统污染风险、知识产权风险以及新病毒变体的开发等多方面均存在挑战。

基于mRNA疫苗产品生产技术探讨监管检查关注要点

目的:探讨提升商业化mRNA疫苗生产质量水平以降低风险、提升获益,确保疫苗生产过程符合法规要求,并推进监管领域相关标准、技术指南的完善。方法:通过分析mRNA疫苗生产技术特点,梳理mRNA疫苗产品各个生产环节中的质量风险点,综述相关领域研究进展,并探讨mRNA疫苗生产现场监管检查的一些要点。结果与结论:mRNA疫苗生产一般包括转录模板制备、原液生产、制剂生产和灌装等步骤,其中产生抗原作用的mRNA分子一般采用体外表达系统,制剂生产一般采用脂质纳米颗粒(LNP)技术。基于mRNA疫苗产品的固有风险、特定生产要求和工艺特征,明确应关注DNA模板的制备、场地设施条件、对RNA酶的控制、工艺杂质控制能力及质量保证程度、LNP生产稳健性、储运低温与防震能力、委托检验管理等方面的现场情况。建议尽快制定相关标准、指南细则,以包容审慎的态度在保证质量的前提下推进mRNA产业发展,提升疫苗生产全链条质量保证水平。

肾移植受者接种新型冠状病毒疫苗的最新进展

肾移植受者由于长期服用免疫抑制药,免疫功能低下,感染新型冠状病毒后有更高的重症风险,对该高风险人群进行预防性接种疫苗至关重要。但有证据表明,肾移植受者对新型冠状病毒疫苗的免疫反应显著弱于健康人群,美国的标准接种方案如接种2针信使核糖核酸(mRNA)疫苗并不足以为肾移植受者提供足够的保护作用。已有多项研究证明增加肾移植受者疫苗接种的次数能够提高疫苗的效力,而调整免疫抑制治疗对提高疫苗效力的证据仍十分有限。本文就肾移植受者接种新型冠状病毒疫苗的重要性、有效性、特殊性以及免疫抑制治疗对新型冠状病毒疫苗效力影响进行综述,以期为肾移植受者的疫苗接种提供参考。

乳腺癌局部微环境中免疫相关细胞因子mRNA表达状态及临床病理意义

目的研究乳腺癌局部微环境中免疫相关细胞因子干扰素(IFN)-γ、白介素(IL)-10和转化生长因子(TGF)-βmRNA表达的状况,并与临床病理特征相比较,探讨其意义。方法 48例乳腺浸润性导管癌手术切除标本,根据是否淋巴结转移分为两组,采用地高辛末端标记的寡核苷酸探针,以原位杂交技术检测肿瘤浸润单个核细胞和肿瘤细胞IFN-γ、IL-10和TGF-βmRNA的表达状况。结果淋巴结转移组乳腺癌细胞TGF-β和IL-10 mRNA表达明显高于无淋巴结转移组(TGF-β[%/积分指数]:46.25±12.88/0.49±0.27 vs 19.33±7.69/0.28±0.18;IL-10[%/积分指数]:39.08±17.49/0.42±0.19 vs 22.58±7.87/0.33±0.17,t=4.330,P<0.01;t=2.962,P<0.05),TGF-βmRNA在乳腺癌细胞中表达的差别更为明显。未检出IFN-γmRNA阳性肿瘤细胞。肿瘤间质浸润的单个核细胞中,淋巴结转移组IFN-γmRNA阳性细胞明显低于TGF-β、IL-10 mRNA阳性细胞(TGF-β:35.58±13.62/0.40±0.25,IL-10:40.83±15.49/0.47±0.22,IFN-γ:18.17±8.41/0.18±0.08,t=3.005,P<0.05;t=4.390,P<0.01;t=3.563,P<0.01)。结论乳腺癌组织局部微环境中,调节T细胞和Th2免疫相关细胞因子mRNA表达明显占优势,使得肿瘤免疫微环境趋于抗瘤免疫反应抑制状态。

CEA mRNA、CEA和CA19-9检测在良、恶性胸水诊断中的应用

目的 :研究检测癌胚抗原信使核糖核酸 (CEAmRNA)、癌胚抗原 (CEA)和糖链蛋白抗原 19 9(CA19 9)水平在诊断与鉴别诊断良、恶性胸水中的应用价值。方法 :恶性胸水组 76人 ,良性胸水组 5 8人 ,采集胸水 ,应用反转录套式聚合酶链反应 (RT NP PCR)技术检测CEAmRNA ,磁分离酶免疫技术 (MAIA)检测CEA和CA19 9。结果 :CEAmRNA、CEA和CA19 9的阳性率 ,恶性胸水组分别为 78.9%(6 0 / 76 )、5 2 .6 %(4 0 / 76 )和 5 5 .3%(4 2 /76 ) ,良性胸水组分别为 8.6 %(5 / 5 8)、5 .2 %(3/ 5 8)和 3.4%(2 / 5 8) ,良、恶性胸水组各指标阳性结果的差异均具有显著性 (P <0 .0 0 1)。检测CEAmRNA、CEA和CA19 9水平诊断恶性胸水的特异性分别为 91.4%、94.8%和 96 .6 %,敏感性分别为 78 9%、5 2 6 %和 5 5 3%。三个指标联检的特异性为 90 .8%、敏感性为 82 .8%。结论 :CEAmRNA、CEA和CA19 9在恶性胸水中有较高的阳性率 ,其中以CEAmRNA指标的阳性率最高。应用CEAmRNA、CEA和CA19 9指标诊断与鉴别诊断良、恶性胸水具有较高的实用价值 ,三者联检可以进一步提高敏感性。

mRNA疫苗制备技术在甲型流感病毒疫苗研究中的应用

禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)、H1N1和H3N2亚型人流感病毒(Influenza virus,IV)均属于甲型流感病毒(Influenza A virus,IAV)。IAV含有多种亚型,毒株变异快,因此IAV疫苗株需要根据当年的优势毒株进行相应的调整,这给疫苗的研制和生产带来巨大挑战。信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)疫苗制备工艺简单、生产时间短且容易规模化生产,在疾病预防方面具有广阔的应用前景。笔者对mRNA疫苗的种类、优化策略和IAV mRNA疫苗的研究现状进行了综述,旨在为IAV mRNA疫苗的研发提供理论参考。

细胞间黏附分子1信使核糖核酸在大鼠胰腺移植缺血再灌注损伤胰腺中表达的意义及丹参对其表达的影响

缺血再灌注损伤是引起移植器官功能丧失进而影响预后的主要原因之一.本实验旨在研究大鼠胰十二指肠移植缺血再灌注后胰腺白细胞聚集、组织损伤、髓过氧化物酶（myloperoxidase,MPO）含量的变化及ICAM-1mRNA的表达规律,并探讨丹参注射液对其表达的影响.

精神分裂症患者外周血中RTN4基因的mRNA表达研究

目的检测精神分裂症患者外周血中髓鞘相关抑制因子（RTN4）基因的信使核糖核酸（mRNA）表达量,研究其与临床症状间的关系。方法对44例精神分裂症患者（患者组）和37例社区正常人群（对照组）的外周肘静脉采血2～3 ml,提取总RNA,制备c DNA,比较两组RTN4基因的mRNA表达水平。对患者组采用阳性和阴性综合征量表（PANSS）进行评分,两两比较阳性症状为主组、阴性症状为主组和混合症状为主组三组RTNA基因的mRNA表达水平。结果患者组与对照组外周血中的RTN4基因表达水平存在统计学差异（P〈0.05）,患者组中阳性症状为主组、阴性症状为主组、混合症状为主组,两两之间RTN4表达水平比较差异无统计学意义（P〉0.05）。结论 RTN4基因的mRNA表达量与精神分裂症之间存在着相关性,可为今后进一步了解精神分裂症的发病机制及诊断治疗等方面提供依据。

RCS大鼠视网膜中caspase 3 mRNA的表达

目的观察半胱氨酸天冬氨酸酶３ （ｃａｓｐａｓｅ ３） ｍＲＮＡ在ＲＣＳ大鼠视网膜中的表达，分析ｃａｓｐａｓｅ ３ ｍＲＮＡ表达与ＲＣＳ大鼠视网膜发育的关系。 方法应用逆转录－多聚酶连反应（ＲＴ－ＰＣＲ）检测ＲＣＳ大鼠出生后不同时间视网膜中ｃａｓｐａｓｅ ３ ｍＲＮＡ的表达。结果ＲＣＳ大鼠出生后１４～６０天视网膜ｃａｓｐａｓｅ ３ ｍＲＮＡ均有表达，２５天ｃａｓｐａｓｅ ３ ｍＲＮＡ水平明显升高，达到高峰。ＳＤ大鼠视网膜１５～６０天的表达量无明显差异，与ＲＣＳ大鼠１４天水平接近。结论ｃａｓｐａｓｅ ３ ｍＲＮＡ的表达升高可能对ＲＣＳ大鼠视网膜变性中细胞凋亡起着关键的作用。

狼疮性肾炎外周血单个核细胞B7-1和B7-2mRNA表达异常及其与疾病活动的关系

目的：观察活动期和静止期狼疮肾炎（ＬＮ）外周血单个核细胞（ＰＢＭＣ）Ｂ７－１（ＣＤ８０）和 Ｂ７－２（ＣＤ８６）ｍＲＮＡ表达及其与疾病活动的关系，以探讨 Ｂ７－１和 Ｂ７－２ ｍＲＮＡ表达异常在 ＬＮ自身免疫发生中的作用及临床意义。方法：以正常人为对照，分离１５例活动期和１３例静止期的ＬＮ患者ＰＢＭＣ，采用半定量反转录ＰＣＲ的方法，检测ＰＢ－ＭＣ的 Ｂ７－１和 Ｂ７－２ ｍＲＮＡ表达。Ｂ７－１和 Ｂ７－２ ｍＲＮＡ表达与 ＳＬＥ疾病活动评分指数（ＳＬＥＤＡＩ）的相关关系用直线相关分析。结果：静止期 ＬＮ组 Ｂ７－１和 Ｂ７－２ ｍＲＮＡ表达与正常人对照组相比无显著性差异（Ｐ＞０．０５），活动期ＬＮ组Ｂ７－１ｍＲＮＡ有明显的上升（Ｐ＜０．０５），Ｂ７－２ ｍＲＮＡ表达增高更加显著（Ｐ＜ｏ．０１）。Ｂ７－２ ｍＲＮＡ的增高与ＳＬＥＤＡＩ呈直线正相关关系（ｒ＝０．８６４１，Ｐ＜０.０５）。结论：活动期狼疮性肾炎存在着Ｂ７ｍＲＮＡ表达的异常，Ｂ７－２ｍＲＮＡ的增高与 ＳＬＥＤＡＩ呈直线正相关关系。

mRNA-LNP新冠疫苗过敏反应及其体内药代动力学

接种新型冠状病毒感染(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)疫苗在阻止COVID-19中起到了关键作用。基于纳米药物递送系统(nano drug delivery system, NDDS)——脂质纳米粒(lipid nanoparticles, LNP)的mRNA疫苗因其较高的有效性和安全性已实现了广泛应用。尽管已有基于mRNA-LNP的新冠疫苗严重过敏反应的报道,但目前过敏反应发生的机制和成分尚未完全明确。本文关注BNT162b2和mRNA-1273两种已上市的mRNA-LNP新冠疫苗,在讨论其结构特点、潜在的过敏原、过敏反应机制、mRNA和LNP的体内药代动力学之后,还对有过敏史人群的评估方法,以及各国家、地区对接种疫苗人群的范围进行综述,以期在一定程度上促进疫苗的安全接种。LNP已成为一种公认的高度可定制的核酸递送载体,不仅在mRNA疫苗中显示出价值,在治疗罕见疾病和癌症等广阔领域更有着巨大的潜力。在mRNA-LNP疫苗开启纳米医学的新时代之际,期望能为更多纳米递送药物研发及评价过程中安全性研究提供一些启发,助力更多纳米药物成功实现临床转化。

mRNA疫苗技术成熟度分析及其对投资决策的帮助

mRNA疫苗研究多年,在新冠疫情背景下获得快速验证,学术、产业和资本在mRNA新冠疫苗临床数据公布及获批后对mRNA技术的关注度与期望值迅速达到峰值,引起过度投资,但mRNA在肿瘤疫苗等其他疫苗及蛋白替代领域的应用尚处于探索阶段,行业进入期望膨胀期。包括生物技术在内的创新技术可以通过技术成熟度曲线进行技术阶段进行判断,帮助投资人或者企业做出在哪个阶段进行投资的决策。文章通过文献、专利、谷歌趋势指数、融资事件和股票价格变化分析mRNA疫苗的技术成熟度,并在不同的技术成熟度阶段给出投资建议,希望对技术成熟度曲线在生物技术领域中的应用有启示作用。

Toll样受体5基因遗传多态性与中风风痰瘀阻证显著关联的探讨

目的:探讨Toll样受体5(TLR5)遗传多态性与中风中医证型的相关性。方法:纳入中风风痰瘀阻证311例、中风气虚血瘀证284例,健康对照605例。运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测TLR5基因mRNA表达水平,使用Sequenom基因分型技术对TLR5基因多态性rs5744174位点进行基因分型。结果:中风风痰瘀阻证、气虚血瘀证患者的TLR5基因mRNA表达水平均显著地于对照组(P<0.001),TLR5 rs5744174的基因型频率在中风风痰瘀阻证患者与对照组之间的分布差异具有统计学意义(P=0.015)。rs5744174多态性与中风风痰瘀阻证易感性显著关联(隐性模型:P=0.010)。结论:TLR5基因rs5744174多态性影响中风风痰瘀阻证发生。