科普园地|mRNA药物研究要跨越哪些槛儿?
信使RNA(mRNA)是生命的关键分子。理论上,它可以编码任何人类所需的蛋白质,因此可以探索治疗几乎所有基于蛋白质的疾病,被称为“万能钥匙”。但是,mRNA药物研发并非一帆风顺:1961年mRNA首次被科研人员发现,1990年美国威斯康星大学的Jon Wolff实验团队首次报道将体外转录的mRNA注射入小鼠体内后产生免疫反应,直到新冠肺炎疫情爆发,mRNA技术才首次应用于人体——2020年12月,全球首个mRNA疫苗BNT162b2在英国获得紧急使用授权,2021年8月获得美国食品药品管理局(FDA)批准,用于新冠肺炎的预防。
从动物实验到应用于人体,潜力巨大的mRNA药物走走停停,是什么原因阻碍了它前进的脚步,历经整整半个世纪才来到了我们面前?
mRNA分子量大,带负电荷,不能自由通过生物膜;易被血浆和组织中RNase酶降解,被肝肾快速清除和被免疫系统识别,体内半衰期短;进入细胞后“卡”在内吞体中,无法发挥正常功能……这些人体的一道道“马奇诺防线”,横亘在mRNA药物研发的征途上。归纳来说,mRNA药物的瓶颈和难点主要聚焦在两个方面:一是如何避免mRNA进入人体后被清除和降解,二是如何增强药物的跨膜能力和精准靶向能力。
解决mRNA的不稳定性是mRNA药物的首要障碍。通过对mRNA进行化学修饰,调节与mRNA翻译和新陈代谢有关的结构元件,可以“骗过”机体的防御系统,延长外源mRNA的活性。采取核苷酸化学修饰的策略,包括修改5'-帽、多聚腺苷酸(A)尾部、5'-和3'-UTR以及编码区域,可以提高mRNA分子的稳定性,防止其降解。
外源mRNA须穿透脂质膜的屏障,才能到达细胞质,并翻译成功能蛋白。如何使修饰后的mRNA进入到机体特定的细胞和组织之中,这是递送系统要解决的难题。目前通常是将mRNA放入稳定的小脂质球中,包括脂质体复合物(LP)、脂质体聚合物(LPR)、脂质体纳米粒(LNP)、阳离子纳米乳(CNE)等,以达到高效的体内mRNA递送,这对实现治疗相关性至关重要。
精感石没羽,岂云惮险艰。字面上看起来异常简单的“合成”和“递送”几个字,殊不知科研人员为此付出了多少汗水和努力!每一份探索都值得尊重,每一个创新都值得喝彩!
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