新方法助力mRNA基因疗法大爆炸丨医麦新观察
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2019年11月15日/医麦客 eMedClub/--在生物技术领域，我们每年都能见到令人振奋的创新突破，而RNA疗法无疑是基因治疗领域近些年的热点之一，它是基于RNA的靶向治疗手段，药物最终的靶点通常是特定的RNA序列，或者药物本身就是RNA分子；利用人体细胞的内在运作机制，改变特定基因的表达，从而产生一系列潜在的治疗效果。RNA疗法与DNA疗法不同的是，它的应用更为多样，且由于不改变最初的基因组序列，在安全性方面更具优势。
RNA疗法领域目前占主导地位的是RNAi技术与mRNA技术。通俗的来讲，RNAi技术主要是敲除掉我们不希望其表达的蛋白从而达到治疗目的，而mRNA技术则与之相反，理论上mRNA具有合成“任意一种蛋白”的潜力，利用它可以将细胞中的蛋白质制造引擎转变为“药物工厂”，对治疗各种疾病具有很大的希望。
2018年12月，mRNA疗法新锐Moderna Therapeutics以6亿美元的募资总额，成为了生物技术行业史上最大的IPO融资案例。今年7月，作为第一家将mRNA个性化肿瘤疫苗引入临床的公司，德国BioNTech宣布完成3.25亿美元的B轮融资。这是欧洲生物技术公司有史以来最大规模的融资之一。从全球来看，这是今年迄今为止完成的规模最大的私人融资。10月，BioNTech成功登陆纳斯达克，IPO募资共1.5亿美元。
连刷两次生物制药募资记录，mRNA疗法突然以“惊天之势”暴露在公众视野。这种方式能够恢复基因表达而不进入细胞核或改变基因组，降低了基因治疗的安全性隐患；通过使用细胞自身的机制生产天然和功能丰富的蛋白质，有望治疗以前无法治愈的疾病。目前mRNA有两个非常有吸引力的应用方向，治疗癌症和病毒感染疾病的mRNA疫苗，以及治疗不可靶向基因病。
mRNA疫苗的独特优势：
更加容易产业化，体外转录（IVT）产生的mRNA标准化生产， 时间成本会大大降低，且不具有多肽疫苗不容易水解的工业化难题。
免疫效果更加强劲和持久，mRNA疫苗将会产生更强的免疫效果及长久的免疫记忆效果，mRNA编码的抗原决定簇不需要HLA分型，体内产生的蛋白会经过翻译后修饰，其能同时诱导CD4+ 与 CD8+ 反应，免疫反应持久。
应用于肿瘤疫苗时，易于表达多种肿瘤抗原。mRNA疫苗可以非常容易做到同时表达多个肿瘤抗原（＞20个）， 这是目前多肽技术所不可比拟的。
特别适用于癌症个体化治疗，即使是很小的肿瘤组织样本也可以获得全部的抗原信息，可以快速IVT合成的mRNA也非常适合于精准的个人定制。
效果好，DNA 疫苗必须进入细胞核，而mRNA疫苗不需进入核内发挥作用，因而技术难度上降低，效率提升，同时不需要辅助设备。
使用安全性高。mRNA疫苗不进入基因组, 不会引起突变，进而不会基因组的安全性产生影响。
相对mRNA疫苗而言，将mRNA用于治疗罕见基因病的技术难度则更高。总的来说，mRNA无论是用作疫苗还是基因疾病治疗，有效的体内mRNA递送是mRNA疗法实现疾病治疗的关键性要素，外源mRNA必须穿透脂质膜的屏障，才能进入细胞质，进而被成功翻译成所需蛋白质。另外，除了递送问题，还要避免免疫原性，控制mRNA的蛋白翻译效率等。
mRNA的体内递送与突破
这种治疗策略的最终目的是操纵蛋白质的表达。直接将蛋白质药物递送至体内通常是不现实的，大尺寸和不稳定性阻止它们在体内达到足够高的浓度以产生治疗效果，而且成本也高。将体外转录的mRNA递送到细胞中成了完美的替代方法。然而，mRNA的递送是个大问题。一个挑战是能递送到的细胞类型要多。虽然大多数细胞可以自发地摄取mRNA，但是效率很低并且低剂量就饱和了。因此需要合适的制剂来保护mRNA免受细胞外RNase介导的降解并促进其进入细胞。
另一个挑战是获得足够高量的蛋白质。大多数生理和病理过程，例如细胞迁移、细胞生长、伤口愈合、炎症和血管生成，由旁分泌（paracrine）信号控制。涉及到的很多信号分子，如趋化因子、细胞因子和生长因子，它们以旁分泌方式分泌并发挥功能。在这些情况下，总蛋白质的量对其生物学效应至关重要。
在过去几年里，由于这一领域的快速发展，也找到了不少新的解决方案，上述技术门槛正在不断取得突破。
2019年9月13日，Moderna Therapeutics宣布了一项重要技术突破，该公司编码基孔肯雅病毒抗体的mRNA-1944疗法在I期临床试验中表现出良好的安全性和抗病毒活性，这是第一款编码分泌蛋白的全身性mRNA疗法，使用Moderna公司开发的脂质纳米颗粒(LNP)递送技术。
作为第一批上市的mRNA疗法开发商，Translate Bio于今年7月公布了首个吸入式mRNA治疗药物MRT5005的早期数据，MRT5005旨在通过雾化作用将编码全功能囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)的mRNA传递到肺上皮细胞，从而解决囊性纤维化(CF)的潜在病因。这是第一次评估mRNA疗法治疗遗传性疾病的潜力，彰显了mRNA疗法用于治疗肺部疾病的潜力。
目前，非病毒mRNA传递方法已被证明在通过抗原呈递细胞修饰的疫苗接种和直接靶向恶性细胞的抗癌治疗中是有效的。基于此，专注于转染技术的法国生物科技公司Polyplus-transfection，已经开发出一种专门用于在体内传递mRNA的转染试剂--in vivo-jetRNA®转染试剂，以应用于疫苗接种、体内功能研究、CRISPR/Cas9系统体内基因编辑等多个领域。
体内转染试剂是核酸递送病毒载体的最强有力的替代物。它们易于使用，成本低廉，被认为是安全和高效的RNA载体。in vivo-jetRNA®具有适应性强、安全性高、操作简易省时的独特优势。
适应性强：适用于多种注射途径，可靶向多个目标器官
由于in vivo-jetRNA®的固有特性：能保护其有效载荷免受无处不在的核酸内切酶降解，防止与蛋白质的非特异性相互作用，并促进有效的进入细胞；让其成为使用不同给药途径将mRNA递送至各器官的首选试剂。
▲ mRNA/in vivo-jetRNA复合物通过不同给药途径在小鼠体内的生物分布
给药途径的不同选择导致不同的mRNA生物分布。in vivo-jetRNA®介导的mRNA递送可通过腹腔注射在多个器官中表达，尤其是在免疫反应中起主要作用的脾脏和淋巴结，以及肝脏、胰腺和子宫等其他器官。
▲ 小鼠腹腔注射mRNA/in vivo-jetRNA复合物后的各器官分布图
安全高：mRNA疫苗没有任何毒性迹象
in vivo-jetRNA®是一种非病毒递送试剂，可安全用于动物。通过避免传统的疫苗方法，它允许生产一种依赖于直接基因转移的新疫苗。与病毒载体疫苗或抗原呈递细胞(APC)肽相比，这一概念有几个优点——它对接受者更安全，生产更迅速，成本更低，而且它有巨大的潜力来应对许多未被满足的医疗需求。
in vivo-jetRNA®是安全方面的最佳选择。注射后无副作用，所有动物均保持健康，没有动物出现疼痛。通过任何途径进行mRNA-in vivo-jetRNA®复合物给药后，靶器官表型完好，未见组织损伤。
现成的解决方案节省时间
in vivo-jetRNA®具有一个简单而直接使用步骤。in vivo-jetRNA®/mRNA 复合物溶液只需2步制备，15分钟内注射到动物体内。
mRNA疗法未来展望
mRNA作为创新药物，具有一些原有药物种类不具备的优势。同时个性化疫苗技术的日趋成熟也使mRNA药物炙手可热。总体而言，mRNA药物已进入发展的黄金时期，具有广阔的前景，是一个值得投入期望的领域。
当然目前该领域的技术门槛较高，有经验者极少，不仅要解决mRNA的稳定性和递送问题。就国内而言，只有屈指可数的如上海斯微和江苏健安等企业在进行mRNA药物的研发，mRNA的稳定性和递送问题以及质控技术依然是亟待解决的问题，我们期待有越来越多的企业能助力这一治疗手段的研发！
参考来源：
1.https://www.polyplus-transfection.com/products/invivo-jetrna/
2. APExBIO：一类新型药物：基于mRNA的药物
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