有哪些IVD原料的核心分子酶应用到mRNA疫苗研发生产中呢？

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mRNA疫苗两大核心竞争力：序列结构、递送系统

以上我们分析了mRNA疫苗对于需求端相较于其他技术路径疫苗的优势与不足，可以确定的是，mRNA在需求端的吸引力正在不断上升。那么在供给端，决定mRNA疫苗竞争格局的要点与瓶颈集中在两大因素上：mRNA序列结构和疫苗递送系统。

 mRNA序列结构决定抗原蛋白结构、免疫原性及稳定性

疫苗产生的抗原蛋白的序列以及稳定性决定了其激活的特异免疫的精确性和活性。而抗原蛋白的序列和结构则由mRNA序列影响和控制。因此，mRNA序列决定了疫苗的质量，也是mRNA疫苗厂商的核心竞争力之一。

上文中提到生物学“中心法则”：DNA转录为mRNA转译为蛋白质。事实上，mRNA中只有部分片段会成为组成蛋白质的序列，其余部分则控制调节蛋白质的转译效率和结构。mRNA序列中，最终被转译成为蛋白质组成序列的部分被称为编码区域（translatedregion），编码区域前后分别有一个非转译区（untranslated region,UTR）。

编码区域决定了蛋白质中的氨基酸序列。编码区域中三个碱基为一组，称为密码子（codon）。密码子经转译成为特定的氨基酸，氨基酸串联后形成肽链，结构化后成为蛋白质。部分密码子组合会转译成同一种氨基酸（同义密码子Synonymouscodon），但在不同生物族群中，会存在对某一密码子组的偏好，此密码子组合的免疫原性较小，不易遭到酶类的攻击，而它的同义密码子则可能引起过敏反应并且导致质量下降。例如CAA、CAG均对应谷氨酰胺（Gln），但人类基因组中使用CAG更频繁，频率达到73%。因此CAA相较而言更有可能触发免疫反应。因此，mRNA疫苗需要选择最接近人源性的同义密码子，规避可能引起过敏反应的组合以保证安全性和转译质量。非转译区则调控mRNA和蛋白质的稳定性以及表达效率。

mRNA序列是疫苗研发中的重点，也是行业内竞争的核心。除了含有抗原蛋白编码外，序列其他部分也直接影响mRNA疫苗的质量。

编码前后的非转译区（UTR）负责调控转译以及蛋白表达，对mRNA的转译效率、半衰期、最高表达水平等数值有影响。转译效率可用来推断相同单位mRNA疫苗产生抗原的速度、半衰期用以推断mRNA能够产生抗原蛋白的时间、表达累计最高水平用以推断每单位mRNA在某一时刻能产生的抗原量的最高水平。同时，UTR中的GC水平、U水平均会影响mRNA的免疫原性，对疫苗的安全性和能否正常产生抗原造成影响。UTR需要在DNA质粒建立时包含在序列中，属于序列设计的一部分。

3’端多聚A尾（poly-A tail；A指腺苷，4种基础核苷酸的一种）位于mRNA尾部3’端，长度约100-250单位。多聚A尾能够提高mRNA的稳定性和转译效率。腺苷（A）能够降低核糖核酸酶（RNases）的效率，以此减缓mRNA的降解速度。多聚A尾可在建立DNA质粒时直接包含于编码中，也可在DNA转录为mRNA后通过聚合酶（poly-A polymerase，PAP）添加于mRNA尾部。

同时，位于mRNA最前端的5’帽结构对于降低mRNA免疫原性，增强稳定性和翻译效率有正面影响。5’帽结构是一个位于mRNA序列之前的反向7-甲基鸟苷（m7G）。在体外转录（IVT）过程中，mRNA5’端会含有三磷酸盐部分，具有很强的免疫原性。若不去除这一部分，当mRNA被递送进入人体细胞后，mRNA会在细胞质中引起IFN-1免疫反应，无法在人体内正常转译产生蛋白抗原。加帽过程可在DNA转录为mRNA的生产过程中或过程后进行，利用vaccinia capping enzyme将5’帽结构按正确方向固定在mRNA的5’端。但是此过程不能保证三磷酸盐完全被去除，所以仍旧存在引起细胞内免疫反应的风险，因此加帽工艺对疫苗的安全性有直接影响。

mRNA疫苗的研发与生产需要一系列酶的参与：mRNAT7聚合酶、无机焦磷酸酶、RnaseInhibitor、加帽酶以及2′O-甲基转移酶、Poly(A)聚合酶和DNAase等7种酶以及核苷酸底物。

以上内容转载公众号：生物世界