新冠疫情爆发，mRNA 疫苗作为新冠疫苗竞赛中的一枝独秀，为防控疫情提供了强有力的支持，目前已有多款 mRNA 疫苗凭借出色的保护率获批上市。就在近期，国家药监局和卫生健康委等九部门也在联合发布“十四五”医药工业发展规划时指出：紧跟疫苗技术发展趋势，支持建设 mRNA 疫苗，提高疫苗应急研发生产能力，加强疫苗供应链保障水平。mRNA 疫苗广泛应用于传染病、肿瘤以及蛋白替换疗法。传染病 mRNA 疫苗主要针对COVID-19、RSV、HIV等；抗肿瘤mRNA 疫苗包括基于树突状细胞（DC）给药的 mRNA 疫苗和直接注射的 mRNA 疫苗，如：Moderna 针对实体瘤的 mRNA-4157 与 BioNTech 针对转移性黑色素瘤的 BNT122。mRNA 疫苗发挥作用必须由递送载体包裹：注射进入人体后包裹 mRNA 的脂质体胞吞进入细胞，mRNA 在细胞内被释放出来，利用人体的细胞器翻译表达抗原蛋白，刺激人体产生免疫反应。
图注：递送系统基本结构（以LNP为例）和mRNA的作用机制但就像重组蛋白疫苗需要佐剂加持一样，mRNA 疫苗的发展同样受到递送系统的限制，如何特异性地将 mRNA 递送进入靶细胞是一大难题。递送系统的优点在于其类似于细胞膜，易与受体细胞融合，作为递送载体不受宿主限制，显著提高递送效率，并可以作为球形囊泡将 mRNA 包裹在内，保护 mRNA 免受酶降解，不同大小片段的 mRNA皆可递送。脂质纳米粒（Lipid nano particles，LNPs）是目前最先进和主流的 mRNA 递送系统，未来递送系统将进一步发展和优化。mRNA 疫苗开发难点和关键技术点在于合成修饰（提高 mRNA 分子的稳定性，防降解）和递送系统（提高进入人体细胞的效率，使得产生抗原刺激人体产生免疫反应）。外源 mRNA 必须穿过宿主细胞膜的屏障进入细胞质以发挥作用。由于mRNA 疫苗的不稳定性，难以通过自由扩散的方式穿过细胞膜，其引入需要载体协助。依目前mRNA疫苗研发进展来看，高特异性和高效的 mRNA 递送系统是 mRNA 疫苗应用的关键问题之一。如何特异性地将mRNA 递送进入靶细胞需要解决三大难点：胞外屏障、内体逃逸与胞内免疫。mRNA 疫苗只有经过这三重考验后才到达细胞内靶部位，最终发挥功能。1）胞外屏障：mRNA 分子在全身给药时易受胞外血清中 RNA 水解酶（RNAse）的降解。因此需要包裹在密封载体内而避免被酶水解，保证 mRNA 顺利到达靶细胞。肝和脾中的巨噬细胞可以识别并消除外来的纳米颗粒（NPs），使mRNA 在其他组织中的转染变得困难。2）内体逃逸：当到达靶细胞时，携带 mRNA 的载体通过内吞的方式进入细胞质。mRNA 需要从内体小泡中释放出来发挥作用。在内体小泡中，mRNA能够被 Toll 样受体（Toll-like receptors，TLRs）检测到并被送去降解。3）胞内免疫：当外来 mRNA 被递送到细胞质中时，能够激活天然免疫系统和促炎细胞因子的表达。所以，合成的 mRNA 疫苗可以通过激活不同的细胞因子来促进 mRNA 免疫后的细胞或者体液反应，从而作为良好的自佐剂。但是胞内免疫也会限制 mRNA 发挥作用，在它们转化为有治疗作用的蛋白质之前使其降解。
递送 mRNA 疫苗的手段有物理方法、病毒载体方法和非病毒载体方法。脂质体及其衍生物已成为目前递送 mRNA 最有效的非病毒载体。用于递送 mRNA 疫苗的脂质载体主要分为以下几种：脂质体复合物（LP），脂质体聚合物（LPR），脂质体纳米粒（LNP），阳离子纳米乳（CNE）。Arbutus 是 LNP 递送技术的开山鼻祖，发明 LNP 递送技术的目的原本是用于递送乙肝 RNAi 药物。LNPs最初在 siRNA 的递送中被证明是安全有效的。后来，LNP 递送技术被多家开发 mRNA 的公司所青睐，如：Moderna、Curevac、BioNtech 等。以目前三种新冠 mRNA 疫苗的递送系统为例，均采用了LNP 递送系统，BioNTech 将其原有的 LPX 递送系统更换为 LNP，而 Moderna 也启用LNP递送系统用于新冠疫苗研究。除了保护 mRNA 外，LNPs 还可以促进细胞摄取、提高内体逃逸，保护 mRNA 分子不被 TLRs 识别，避免先天免疫系统的过度激活的作用。
来源：International Journal of Pharmaceutics，国金证券研究所脂质的结构和组成差异对 mRNA 的递送效率有着巨大影响，其通常由：①可电离的阳离子脂质，可与带负电的 mRNA 产生静电吸引从而融合在一起，然后通过内吞的方式进入细胞增强内体逃逸，可电离阳离子具有较高的专利壁垒；②与脂质相连的聚乙二醇（PEG）及其衍生物；③有利于确保 LNPs 的双层结构和脂质流动性的胆固醇；④具有稳定 LNPs 双层结构的磷脂组成。PEG 脂质可提高 LNP 在制备和储存中的稳定性，增加制剂的半衰期，其含有的短酰基链，有助于注射后迅速从 LNPs 中分离，减少聚集和非特异性摄取，促进 LNPs 与细胞的相互作用，PEG 的含量可能会影响细胞的吸收。
来源：Precision Nanosystems，知乎为保证 mRNA 的稳定性和高递送效率，需要用脂质体纳米粒将其包裹起来。脂质体带正电，mRNA 带负电，二者可以通过异种电荷间的相互作用力吸引在一起，从而轻易完成包封。LNPs 的自组装是由动力学和热力学之间的持续竞争所驱动的，使其成为高度流动和动态的系统。使用加拿大公司 Precision Nanosystems 所制造的纳米药物制备系统可以在几分钟甚至几秒内完成脂质纳米粒子的制备。
但以 LNP 为载体制备的 mRNA 制剂会在肝脏及脾脏聚集，难以靶向其他部位，并易发生渗漏（与脂质体粒径、所载药物性质和生物学稳定有关），在很大程度上限制其作为药物载体的应用。行业也正在探索脂质复合物、多聚体等新型递送载体，例如，BioNTech 还开发了脂质体运载（lipoplexes，LPX）技术和聚合物运载技术（polyplexes），LPX 技术可很好地稳定 RNA，且制剂自身应有免疫佐剂的作用，该公司重要的产品出新冠疫苗外均利用 LPX 平台实现递送。国内斯微生物开发的 LPP 纳米递送平台是一种以聚合物包载 mRNA为内核、磷脂包裹为外壳的双层结构。与传统的 LNP 相比，LPP 的双层纳米粒具有更好的包载、保护 mRNA 的效果，并能随聚合物的降解逐步释放 mRNA 分子。LPP 平台优异的树突状细胞靶向性可以更好地通过抗原递呈激活 T 细胞的免疫反应，从而达到理想的免疫治疗效果。全球范围内布局 mRNA 疫苗的巨头包括 BioNTech、Moderna以及 CureVac等，均利用自身独有的递送系统进行管线覆盖。国内头部疫苗公司也乘胜追击，加强新型疫苗技术的研发和产品的布局，包括2017年7月休斯顿卫理会医院授予LPP递送平台全球独家商业化权益的斯微生物以及艾博生物、丽凡达生物等都有先进递送系统管线在研。拥有国际上先进的LPP（lipopolyplex）递送平台及工业化级别的 mRNA 合成平台，并已经建立起以个性化肿瘤疫苗为主的多个临床产品，治疗领域包括肿瘤免疫、传染病预防、mRNA 诱导干细胞等。来源：公司官网，国金证券研究所
公司重点研发的个性化肿瘤疫苗是指通过测序，确定患者肿瘤细胞的独有突变，即新肿瘤新抗原，它可以帮助免疫系统区分肿瘤细胞和正常细胞。利用斯微内部生物信息学团队开发的算法，预测出能够引起强免疫应答的多条新生抗原，然后将其装载到一条 mRNA 分子上。mRNA疫苗能够在患者的DC（树突状细胞）细胞中表达所需的新生抗原，并被 MHC（组织相容性复合体）分子递呈，进而激活抗原特异性的 T 细胞，对肿瘤细胞进行特异性杀伤。基于特有LPP递送系统达到为每一名患者提供量身定制的具有专有治疗效果的肿瘤疫苗。
来源：Nature Reviews Drug Discover，国金证券研究所
目前斯微生物已有多款肿瘤疫苗在研，与瑞金医院开展长期合作的针对中国急性髓细胞白血病，设计与开发了编码 AML 突变抗原的 mRNA 疫苗，另有将多种 KRAS 突变抗原装载到一条 mRNA 上，设计合成具有一定通适性的针对 KRAS 突变的治疗疫苗，以及针对EB 病毒设计开发出的预防 EB 病毒感染的mRNA 疫苗。
公司的纳米脂质球系统的脂类辅料中含有艾博特有的专利pH敏感脂类，可以保证 mRNA 在人体内的低毒性和高表达，递送效率远高于行业竞争对手。此外，公司还自主研发了动态精准混合技术，一步反应生成均一分布的纳米脂质球并完成 mRNA 的包裹（目前加拿大Precision NanoSystems纳米药物制造系统NanoAssemblr采用微流混合技术一步成型技术领先），包封率高于 90%。该技术用于纳米脂质球的工业化生产，生产工艺具备可放大性（临床一期至三期无需更改），混合工艺和超滤过程充分兼容 GMP 的要求。目前公司研发管线涵盖肿瘤免疫、传染病预防、通用型及个性化肿瘤疫苗等治疗领域，其新冠 mRNA 疫苗已进入临床 III期阶段，并积极布局癌症领域相关治疗项目。公司发展战略为全球领先的癌症个性化医疗生物技术公司，其专有的免疫原性mRNA骨架和专有的RNA-LPX递送制剂，旨在增强稳定性和翻译效率，靶向树突状细胞并触发先天性和适应性免疫应答。在研管线重点布局肿瘤领域，适应症包括头颈鳞癌、黑色素瘤、前列腺癌等。此外，在传染性疾病领域，同样具备丰富在研管线。
致力于开发以mRNA技术为基础的创新疗法，公司拥有包括LNP递送系统在内的世界领先且自助完整的mRNA研发生产平台。在研管线丰富，重点布局传染病、肿瘤、罕见病以及心血管疾病等领域。
除自有 LNP 技术外，公司还拥有基于聚合物的递送系统，采用专有 PEG 化聚合物系统 CureVac 载体分子（CVCM），可以将治疗性候选药物递送至眼和肺等器官，在研管线具备差异化。本文参考：
1 九派新闻，《“十四五”医药工业发展规划：完善疫苗供应体系，提高疫苗应急研发生产能力》
2 东方财富网，《医药行业深度研究：技术及应用不断突破mRNA疫苗前景广阔》
3 国金证券，《医药行业：技术及应用不断突破，mRNA疫苗前景广阔》
4 国金证券，《生物制药行业深度研究：核酸疫苗，创新未来》—END—
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