1►mRNA治疗：过去

信使RNA（mRNA）是一种单链分子，携带从脱氧核糖核酸（DNA）到核糖体的遗传信息。然后，核糖体解码遗传信息并合成蛋白质。我们将要讨论的基于mRNA的治疗方法是使用mRNA来治疗或预防疾病的药物（基于mRNA的治疗方法）。

近年来，体外转录（IVT）mRNA技术已经引起了来自研究机构和生物制药公司的科学家的兴趣和关注。生物制药公司利用基于mRNA的技术平台来开发具有靶向递送方法的药物，使药物更加精确和个性化。在基因工程的帮助下，研究人员可以使用合成的mRNA来表达特定的蛋白质。由于合成的mRNA在结构上与天然mRNA相似，它允许患者在自身体内产生治疗性蛋白，减少了重组蛋白复杂制造过程所带来的各种麻烦。基于mRNA的治疗方法的多样性使药物开发人员能够利用合成的mRNA作为疾病治疗的工具，并在癌症免疫治疗、干细胞治疗和传染病控制的研究方面取得了进展，特别是在COVID-19大流行期间，mRNA技术在疫苗开发方面具有明显的优势。

在20世纪60年代，分子生物学取得了巨大的进步。信使RNA的发现（1961），RNA相关复制酶（1962）和逆转录酶（1970）的连续发现，RNA剪接和催化核酶的发现和应用（1977,1982）的发现，直接或间接促进了基于mRNA的新药的开发。经过30多年的科学进步，基于rna的药物首次在动物身上进行了测试。Wolff等人于1990年发表了第一项使用mRNA分子进行治疗的研究，这被认为是最早的应用。本研究将IVT mRNA直接注射到小鼠骨骼肌中，表达其编码蛋白。本文指出，由于RNA和组织可以反复获得，基于RNA的治疗可以将确定的可逆基因转移类型转移到患者的细胞中，以预防或治疗特定的疾病。随后，一系列具有里程碑意义的实验揭示了基于RNA的治疗的潜力，包括在小鼠中注射流感mRNA以诱导小鼠免疫应答（1993年），在小鼠中注射mRNA疫苗用于抗癌研究（1995年），使用修饰RNA抑制小鼠丙型肝炎病毒（2002年）和其他突破性研究。这些研究方法和结果改善了基于mRNA的治疗在不同领域的发展。

脂质纳米颗粒（LNP）载体技术的改进也极大地促进了基于mRNA的治疗方法的发展。LNP是一种新兴的药物载体，它也将其应用扩展到其他创新和发展领域，如医学成像。从概念到临床应用，最早的纳米药物递送平台是脂质体。由于脂质体可以运输疏水或亲水分子，包括小分子、蛋白质和核酸，它们已成为一种广泛使用的载体平台。在抗肿瘤药物的开发中，脂质体减少了携带药物的副作用，提高了患者的耐受性，但并不能显著提高患者的生存率。20世纪90年代初，随着纳米科学和纳米技术的发展，LNP逐渐开始被使用。一般来说，脂质纳米颗粒和脂质体具有相似的设计。它们既是脂质纳米系统，又是药物传递载体。它们可以保护药物不被人体免疫系统破坏，模拟生物膜，并让药物有更多的时间达到预先确定的目标。其次，它们有能力帮助溶解高亲脂性分子或调节药物的药理特性，从而尽量减少药物引起的副作用，提高药物的安全性。LNP和脂质体在组成和功能上略有不同，其应用更多样。

在过去的20年里，基于mRNA的癌症治疗技术的发展逐渐引起了人们的关注和充分的发展。经过不断优化，mRNA技术在癌症、罕见病、遗传性疾病和传染病等方面取得了显著进展。2018年8月，第一个基于sirna的药物Patisiran获得FDA批准，用于治疗遗传性转甲状腺素淀粉样变（hATTR）引起的多发性神经病变。这是基于rna的治疗的里程碑批准。siRNA是一种短的双链RNA，可以分裂成单链，与预定的靶mRNA结合，导致预定的靶mRNA分解和降解，因此也被称为RNA干扰（RNAi）治疗。

帕蒂西兰是一种被制成LNP的siRNA，可与载脂蛋白E（APOE）受体结合，并被肝细胞吸收。它进一步通过RNA干扰切割和降解控制转甲状腺素蛋白的mRNA，从而减少循环中转甲状腺素蛋白的产生及其在组织和器官中的沉积。在ATTR淀粉样变患者中，错误折叠的转甲状腺素蛋白在体内各种组织中积累，如周围神经和心脏，导致器官和组织损伤，导致神经病变和心肌病。到目前为止，除了帕蒂西兰，其他三种RNAi药物已被批准用于治疗某些罕见疾病，如急性肝卟啉症（AHP）、原发性1型高草酸尿（PH1）和家族性高胆固醇血症（HeFH）或临床动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）。

在过去的几年里，基于mRNA的治疗在传染病领域取得了辉煌的成果，包括使用核苷修饰的mRNA对人类免疫缺陷病毒（HIV）、巨细胞病毒（CMV）、人**瘤病毒（HPV）和其他感染的免疫治疗。

在此期间，基于mRNA的体外转录治疗方法也逐渐成熟。目前有两种常用的和稳定的方法。一是在体外将mRNA转移到患者的细胞中，然后将这些细胞输血回患者体内。该方法广泛应用于基因工程、基因重编程或基于细胞的癌症研究免疫治疗。另一种方法是直接传递体外转录的mRNA，用于肿瘤和感染性疾病治疗、过敏耐受性和其他蛋白质替代疗法的研究。mRNA疫苗除了在治疗罕见病方面取得上述成就外，在减少COVID-19感染和预防其严重程度方面也显示出了高效和安全的优势。与传统疫苗相比，合成的mRNA疫苗更有效，没有融入人类DNA的风险，具有开发周期短、生产工艺简单、生产成本低等优点，使mRNA疫苗在刺激免疫应答、降低感染率或严重程度方面更具吸引力。

2种基于►mRNA的治疗方法：目前还存在

自COVID-19大流行开始以来，mRNA疫苗已成功取代传统疫苗，成为一种革命性的新药。在医疗保险和研发支出的总体增长的推动下，基于mRNA的疫苗的开发激增。第一个获得紧急使用授权的mRNA疫苗（EUA）是由辉瑞/生物技术公司（2020年12月）开发的新疫苗和由Moderna公司（2020年12月）开发的。随后，获得当地紧急情况使用权的mRNA疫苗相继出现。covac-19在印度批准在印度（2022年6月），从中国沃森生物技术在印尼批准紧急使用（2022年10月）和COVID-19 mRNA疫苗摇摆生物技术被批准紧急使用在老挝（2022年12月）。不仅在抗击冠状病毒感染方面，而且在抗击艾滋病毒感染方面，研究开始开始（国家卫生研究院新闻2022年3月14日）。预防呼吸道合胞病毒（RSV）引起的呼吸道疾病的III期临床试验也表明，采用mRNA技术开发的疫苗具有良好的安全性和临床疗效（Moderna新闻，2023年1月17日）。

随着各种利益攸关方兴趣的日益增长和临床试验的推广，随着RNA分子生物学的进步和突破性候选药物的前景，基于RNA的疗法和疫苗的市场预计在2035年之前将继续增长。目前，超过35家公司参与了超过195种基于mRNA的疗法或疫苗，这些疗法正处于针对不同疾病的不同临床开发阶段。可以预期，一些基于rna的疗法将继续出现在临床上，并在未来十年被商业化。随着投资者看到RNA治疗的成功，他们对从事mRNA技术的生物技术公司表现出越来越多的投资兴趣；与此同时，生物技术公司投资于改善mRNA技术平台，简化运营和提供更广泛的服务。跨国制药公司积极参与mRNA技术和药物的开发也至关重要。这一领域全球领先的生物技术公司包括(地区、成立时间、员工。按公司规模分类）：BioNTec（德国，2008、1200）、Moderna（美国，2005、760）、CureVac（德国，2007,700）、摇摆生物技术（中国，2016,500）、ImmoRNA（美国，2019、200）、欧米茄医疗（美国，2017、200）、eTheRNA（比利时，2013、50）、蓝喜鹊生物技术（中国，2019、50）、嵌合伦生物（美国，2015年，10+）。

基于mRNA技术，新兴疗法有一些优势，如工程候选递送编码功能蛋白的mRNA分子，可以取代缺陷蛋白等。其主要优点如下：

- mRNA疗法有可能恢复基因表达或改变基因组，而不进入细胞核；

- mRNA治疗不需要细胞内转录，这使得它们不太容易出错，从而实现更快的基因翻译；

-mRNA的表达是短暂的和可控的，因为mRNA在原则上不能复制，从而降低了过表达或任何相关副作用的风险；

- mRNA治疗方法比其他基于核酸的治疗方法（如DNA）具有更好的转染能力，从而提供了更好的表达机会和更高的成功率；

-信使RNA疗法有可能治愈目前无法治愈的疾病，主要是因为信使RNA疗法利用细胞自身的机制产生天然和功能完整的蛋白质；

- mRNA治疗具有药物样特征，可以简化剂量变化和重复调整；

- mRNA治疗从靶基因选择到候选产品的速度更快，所以它们的发展相对较快。

尽管mRNA治疗有许多好处，但目前的研究仍然面临着许多挑战。除了候选人的稳定性和与有针对**付相关的技术困难外，其他主要问题还包括有限的专业知识和人才能力、缺乏专门的基础设施要求、高资本投资要求和限制，以及不明确和不一致的生产标准（GMP）。

此外，目前基于市场驱动的以mRNA为基础的治疗方法的设计主要是通过肌肉注射，这似乎不太可能发生显著变化，至少在不久的将来不会。此外，基于mRNA的疗法在传染病中占有最大的市场份额，但在癌症或罕见疾病方面缺乏绝对优势。然而，无论如何，越来越多的基于rna的疗法正在不同的疾病领域发展，这表明该技术具有非常广泛的应用，是一个非常活跃的研究领域。

生物技术的进步和分子优势极大地推动了基于rna的疗法的研究和发展。与其他治疗方法相比，基于rna的治疗不仅具有多功能的递送平台，而且具有高疗效、高免疫原性和低毒性。如上所述，基于rna的治疗方法在传染病中引起与干扰素反应或插入突变相关的不良感染的风险较低。其次，mRNA的体内半衰期可以通过生物工程来调控，修饰或改进药物给药方法，使药物更稳定。第三，它具有较高的转录性，通常被典型的细胞活动降解，从而降低了在体内长期存在的风险。第四，由于体外转录反应的高产量，通过mRNA技术生产的候选药物具有良好的成本效益、速度和可扩展性。

疫苗接种是现代医学的主要成功成果之一。例如，麻疹等传染病的流行率随着疫苗接种计划的实施而下降，天花在疫苗接种后基本被消灭。传统疫苗虽然取得了巨大的成功，但对流感病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒等快速突变的病原体仍不是很有效，仍然对全球公共卫生构成巨大的隐患。一旦这些病毒流行起来，它们将给世界带来巨大的灾难。

然而，传统疫苗的缺点可以通过基于mRNA技术的mRNA疫苗来克服。它们可以在更短的时间内生产出来，生产成本更低，抗感染效果更好。mRNA疫苗有多种优点，包括：

-它们可以模拟自然病毒感染的许多方面；当一个信使RNA序列进入细胞时，它可以合成病毒抗原蛋白，甚至可以模拟病毒感染的微妙细节。这可以大大增强身体的免疫反应，包括B细胞和T细胞的反应；

-他们可以开发和生产用于抗复杂病毒疫苗的多价mRNA：使用mRNA技术产生针对不同病毒蛋白的多个mRNA片段是可行的。这可以同时生产出针对复杂的多聚抗原病毒感染的疫苗；

-它们可以迅速从病原体发现发展到临床试验开发：由于生物信息学的最新进展，现在可以记录几种病毒抗原蛋白的序列。识别目标基因也变得更容易了。因此，人们普遍认为，mRNA疫苗为危及生命的疾病或感染预防提供了新的替代疗法。

抗原或与肿瘤细胞生长相关的抗原或因子有时被称为新抗原。新抗原可作为人类mRNA疫苗的靶点。癌症疫苗旨在在癌细胞中表达这些特异性抗原，并进一步实现治疗效果。大多数可用的癌症疫苗都是治疗性的，因为它们有助于刺激免疫细胞反应，从而消除或减少肿瘤细胞。

Dolgin在一篇回顾性文章中指出，使用基于rna的疫苗治疗肿瘤的概念最早在20年前提出，其可行性已被发表。从那时起，许多临床前和临床研究已经使用mRNA疫苗来治疗肿瘤。

3.基于►mRNA的治疗-未来和挑战

毫无疑问，未来mRNA技术的不断进步将使其能够广泛应用于更多的领域，特别是癌症免疫治疗和传染病疫苗。例如，基于mRNA的多能干细胞诱导、mRNA核酸酶辅助设计和蛋白质递送技术已经开始用于药物开发。在未来几年中，mRNA技术衍生的新兴疗法将实现快速发展，如(1)过敏耐受疗法，利用编辑的质粒DNA和mRNA来调节T辅助细胞和Treg细胞引起的过敏反应；(2)癌症免疫治疗：增强或改变自主免疫系统，使其更好地发现和攻击癌细胞，或使用microRNA和mRNA调节免疫相关基因，从而激活免疫反应对抗癌细胞；(3)基因组工程治疗或基因治疗，包括有效、准确地移植正常基因或编辑核酸基因组序列，以替代缺失或有缺陷的基因，从而纠正遗传疾病或促进非活性的有益机制或途径，使其具有治疗遗传疾病的潜力；(4)蛋白质替代疗法： mRNA药物被认为是基因治疗的有效替代品，特别是蛋白质替代品，因为它们避免了基因组整合的风险，并提供了强大的瞬时表达。

值得一提的是，目前已经应用了最近出现的基因编辑系统-CRISPR/Cas基因组编辑技术。CRISPR/Cas基因编辑被广泛应用于系统开发和进化的研究中。然而，近年来，科学家利用CRISPR原始原核生物表达的遗传和适应性免疫特性，利用原核生物的Cas蛋白来治疗感染性疾病。这些蛋白质是有害的，但当它们进入人体时，它们会引起免疫反应并产生特异性抗体[4]。此外，CRISPR/Cas技术还被整合到肿瘤细胞分子生物学研究中，用于快速准确地编辑基因组，构建基因突变以研究肿瘤相关基因，或敲除基因用于肿瘤治疗研究。

此外，基于mRNA的联合治疗已逐渐成为治疗恶性肿瘤的一种方法。如前所述，传统疫苗似乎对预防病毒感染的反复快速突变并不理想。利用mRNA疫苗开发预防性或治疗性疫苗是遏制新冠型COVID-19流行的最有效途径。利用mRNA技术开发的疫苗反映了其在生产中的优势，以及其安全性和在临床试验中的预防或治疗效果。在未来的十年中，自扩增或复制子RNA疫苗和非复制子mRNA疫苗将得到更广泛的应用。

除了积极探索针对传染病的mRNA疫苗外，mRNA在新兴的肿瘤治疗方法中的应用也将在未来十年取得里程碑式的发展。值得强调的是，体外转录mRNA治疗的发展仍处于早期阶段。如何获得大量可用于临床治疗的合成mRNA仍然是一个挑战。与细胞外反应相关的问题也需要得到解决。有效的交付方法需要不断改进。该疫苗在穿过细胞屏障时，可以免受各种酶的破坏或避免药物降解。

为了克服这些挑战，包括使用体外mRNA技术重新编辑和移植患者的自体T细胞或树突状细胞，同时不断改进传递mRNA疫苗的方法。目前，生物制药和科技行业正在投入资源，试图解决以下问题：

稳定性相关问题

如前所述，mRNA分子平均有1000-6000个碱基对和一个较大的分子量（4-5×105 Dalton），因为mRNA是用酶合成的。与较小的rna相比，mRNA相对较大，这使得它们本质上不稳定，难以制造。用于修饰寡核苷酸的方法，如锁定核酸（LNA）和解锁核酸（UNA）化学，仅限于基于mRNA的产物。因此，迫切需要一种技术，将这些药物分子注入人体，同时保持药物分子的稳定性，促进细胞摄取。

有效的交付方法

虽然目前有几种交付方法可用

1.基于脂质的递送：利用脂质或其衍生物/类似化合物形成颗粒（LNP），可用于mRNA治疗药物和疫苗的体内递送。LNPs是由合成或生理脂质材料组成的纳米级颗粒。其优点是，在LNP中封装的RNA不太容易被酶降解，且封装效率相对较高，易于生产。此外，细胞通过吞噬LNP，有效地将mRNA分子传递到细胞质溶质中；

2.基于肽的传递：各种肽，特别是那些含有阳离子氨基酸（如赖氨酸和精氨酸）的肽，可以作为传递载体，通过静电相互作用在载体和mRNA之间形成更好的复合物。配合物的形成降低了酶降解的可能性；

3.基于聚合物的递送：聚合物材料（如多胺、树枝状大分子和共聚物）可用于有效地递送候选mRNA。这种载体还具有防止酶降解和支持细胞内传递的优点。问题是它们通常不是很稳定。因此，需要对高物材料的结构进行修改，以提高候选药物的稳定性和安全性。例如，添加脂链、超支化基团和可生物降解亚基，将增加工艺流程；

4.病毒样复制子颗粒（VRP）：包裹小的活化RNA（saRNA）和病毒复制子颗粒，并将编码物传递到细胞质中。一旦进入细胞，saRNA将自我复制并表达特定的抗原。VRP交付的优点是高效率。然而，它面临着两大挑战。首先，大规模生产vrp需要一种特殊的生产工艺。第二，人体可能会产生针对该病毒载体的抗体；

5.阳离子纳米乳剂：由纳米乳剂组成的阳离子脂质也用于RNA的传递。这些化合物利用其疏水性和亲水性来稳定药物或疫苗的脂质特性，因为分子表面的化学相互作用可以保护mRNA免受酶的降解，从而实现分子的稳定传递。纳米乳剂可以通过一些简单的技术产生，如剧烈搅拌、超声波或微流体；

6.未来，需要加强下一代LNP复杂的内部结构，并进一步提高其物理稳定性，如固体脂质纳米颗粒、纳米结构脂质载体和阳离子脂质核酸复合物。通过化学手段，可以进一步提高控制药物在体内传递和释放的位置和时间的能力，为各种疾病提供更有效或/和更安全的治疗。

安全问题

mRNA疫苗可能诱导干扰素应答的问题似乎还不清楚，哪一种可能是与炎症和自身免疫相关的副作用的根本原因？另一个潜在的安全问题可能来自于细胞外反应。

目前，欧美药品管理部门尚未对mRNA药物颁布具体规定

它可能基于属于广泛类别的mRNA治疗，因此mRNA药物的研发被欧洲药品管理局（EMA）列为先进治疗药品（ATMP）或基因治疗药品（GTMP）。然而，随着mRNA产品不断出现在医学领域，非常有必要建立更具体的监管法规，使其研发顺畅，至少在安全性和有效性的临床试验相关药物研发需要明确的规定，或根据mRNA的独特功能，修改规范由DNA疫苗和基因治疗载体研究和开发基于mRNA的新药或疫苗？

可以肯定的是，RNA治疗在不同的领域取得了重大进展，许多治疗方法都处于不同的临床（前期）发展的不同阶段。随着分子生物学的发展和大量人力和物质资源的投入，mRNA治疗已成为现实。随着对这一领域的更多投资，mRNA治疗将被推到新的高度，成为一种备受期待的治疗癌症、感染和遗传性疾病的新治疗方法。