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之前，人們認(rèn)為mRNA易被普遍存在的RNA酶降解，不穩(wěn)定，不適合進(jìn)行藥物開(kāi)發(fā)。在過(guò)去的30年里，人們努力提高mRNA細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性、翻譯效率和吸收。這些優(yōu)化包括：修飾其非編碼元素（5′帽結(jié)構(gòu)，加帽效率，5′-和3′非翻譯區(qū)域（UTRs），3′ poly(A)尾）和編碼區(qū)，優(yōu)化轉(zhuǎn)染和配方技術(shù)。在這些進(jìn)步的基礎(chǔ)上，合成的mRNA已經(jīng)成為一個(gè)基因信息的通用傳遞系統(tǒng)，以誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生肽和蛋白質(zhì)。 mRNA從結(jié)構(gòu)到藥物 體外轉(zhuǎn)錄 mRNA是用高效的RNA聚合酶(SP6、T7或T3)從線性化的DNA模板合成的。完全加工的mRNA由5個(gè)結(jié)構(gòu)元素組成。從5′到3′端包括：（1)帽結(jié)構(gòu)；(2）5′非翻譯區(qū)(5'UTR)；（3)所需治療蛋白的編碼序列；(4）3′UTR和（5）3′ poly(A)尾。 
治療用mRNA的基本結(jié)構(gòu)（文獻(xiàn)2）
外源性mRNA直接通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜（如電穿孔）等方式進(jìn)入細(xì)胞。mRNA不進(jìn)入細(xì)胞核，也不融入基因組。翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，從合成mRNA翻譯的蛋白質(zhì)與內(nèi)源性mRNA翻譯的蛋白質(zhì)沒(méi)有區(qū)別。該蛋白經(jīng)過(guò)翻譯后修飾，并通過(guò)靶向序列或跨膜結(jié)構(gòu)域進(jìn)入到亞細(xì)胞隔間，如分泌途徑、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、線粒體或過(guò)氧化物酶體。 最終，該蛋白被降解，并在主要的組織相容性(MHC)復(fù)合物上呈現(xiàn)肽。 在細(xì)胞進(jìn)入時(shí)，外源性mRNA分子被模式識(shí)別受體(PRR)檢測(cè)到，包括endosomal TLRs（TLR3和TLR7/8TLR7/8)和細(xì)胞質(zhì)核酸傳感器(MDA-5和RIG-1)，從而導(dǎo)致I型IFN和促炎癥細(xì)胞因子釋放，提供給mRNA內(nèi)源性佐劑。
癌癥疫苗提供抗原，刺激抗腫瘤特異性T細(xì)胞免疫?？乖[瘤相關(guān)的自身抗原(TAA)，如分化抗原、過(guò)度表達(dá)的抗原、腫瘤/睪丸抗原；腫瘤特異性抗原，如病毒和突變的新抗原。各種抗原傳遞途徑，包括病毒載體、DNA、肽、mRNA或DC細(xì)胞疫苗。mRNA已經(jīng)成為一種有吸引力的癌癥疫苗形式，因?yàn)樗峁┝丝乖瓊鬟f和先天免疫激活介導(dǎo)的協(xié)同刺激。mRNA疫苗編碼TSA或TAA的全部或部分序列，而不依賴于表位預(yù)測(cè)。
mRNA編碼的免疫調(diào)節(jié)劑包括細(xì)胞因子以及共刺激配體和受體，這個(gè)領(lǐng)域最主要的企業(yè)也是Moderna和BioNTech。IL-2參與T細(xì)胞分化、增殖、生存和效應(yīng)功能， 已經(jīng)被批準(zhǔn)用于治療黑色素瘤和RCC。重組IL-2的主要問(wèn)題是同時(shí)激活Treg且半衰期短，下一代產(chǎn)品集中在選擇性激活及延長(zhǎng)半衰期。使用mRNA在體內(nèi)表達(dá)IL-2，可延長(zhǎng)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，降低峰值血清濃度，有利于長(zhǎng)期的活性。IL-15與IL-2功能相關(guān)，同時(shí)通過(guò)IL-2Rβ和共同γ鏈(IL-2Rβγ)發(fā)出信號(hào)，激活T細(xì)胞和NK細(xì)胞。IL-2對(duì)Tregs的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，并支持AICD控制自反應(yīng)性T細(xì)胞，而IL-15延長(zhǎng)了CD8記憶性T細(xì)胞的生存率。IL-15的血清半衰期較短，接受靜脈注射重組IL-15的癌癥患者具有劑量限制毒性。為了避免全身暴露于IL-15，用編碼IL-15-IL-15Rα融合結(jié)構(gòu)的mRNA在體外轉(zhuǎn)染用于移植CD8 T細(xì)胞。IL-12是TH1免疫的一種有效調(diào)節(jié)分子，在小鼠腫瘤模型中具有顯著的抗腫瘤活性。在人類中，IL-12全身給藥時(shí)的潛在致命毒性有關(guān)。一項(xiàng)研究用編碼p35和p40亞基組成的單鏈IL-12(scIL-12)的mRNA轉(zhuǎn)染的T細(xì)胞。在同基因和異種移植小鼠模型中，瘤內(nèi)注射表達(dá)scIL-12的T細(xì)胞，導(dǎo)致注射和遠(yuǎn)處腫瘤病變的完全，T細(xì)胞與4-1BBL mRNA共電導(dǎo)進(jìn)一步提高抗腫瘤療效。MedImmune LLC和Moderna合作的IL-12 mRNA (MEDI1191)正在開(kāi)展臨床1期研究（ NCT03946800，A Study of MEDI1191 in Sequential and Concurrent Combination With Durvalumab in Subjects With Advanced Solid Tumors）。多種mRNA可以很容易地混合起來(lái)，制成一種混合藥物產(chǎn)品，現(xiàn)在有多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入臨床研究。共刺激配體和受體的相互作用為免疫系統(tǒng)提供炎癥信號(hào)，可用于癌癥免疫治療。mRNA可以用來(lái)短暫地為細(xì)胞配備刺激受體（CD70, OX40L, CD80, CD86等），使強(qiáng)炎癥信號(hào)能夠短暫地激活。細(xì)胞因子mRNA和caTLR4 mRNA、CaCD40mRNA共轉(zhuǎn)染可以增加IFNγ產(chǎn)生，誘導(dǎo)T細(xì)胞激活分子(CD25、4-1BB、OX40)的上調(diào)，提高了TILs對(duì)自體黑色素瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。mRNA還被探索用于提供全I(xiàn)gG抗體或支架，包括工程雙特異性抗體片段，并解決藥代動(dòng)力學(xué)（如半衰期短、快速清除）以及為加速臨床發(fā)展而面臨的生產(chǎn)挑戰(zhàn)（如聚合物）。 異種移植淋巴瘤小鼠模型，編碼利妥昔單抗的LNPmRNA比重組抗體誘導(dǎo)了更明顯的抗腫瘤作用。 用肝靶向LNP mRNA編碼的曲妥珠單抗，在小鼠模型觀察到ADCC效應(yīng)，延長(zhǎng)了HER-2/neu陽(yáng)性乳腺癌異種移植模型的存活率。 杜克大學(xué)曾經(jīng)進(jìn)行了一項(xiàng)臨床研究，NCT01216436，Local Modulation of Immune Receptors to Enhance the Response to Dendritic Cell Vaccination in Metastatic Melanoma。該研究DC細(xì)胞轉(zhuǎn)染了GITR-L and anti-CTLA-4 mAb RNA。不過(guò)該研究因?yàn)镻I退休已經(jīng)終止了。 除上述內(nèi)容之外，mRNA在CARs/TCRs等領(lǐng)域也有廣泛的使用。在此不做贅述。
腫瘤微環(huán)境mRNA的應(yīng)用（文獻(xiàn)3）
喵評(píng)：mRNA在解決了易降解，半衰期短的問(wèn)題之后，開(kāi)始在腫瘤治療領(lǐng)域顯示出潛力。國(guó)際上Moderna和BioNTech等在腫瘤疫苗，及IL-2mRNA免疫調(diào)節(jié)劑開(kāi)發(fā)方面走在了前列，國(guó)內(nèi)也有多家企業(yè)布局mRNA療法。 Thran M,et al. mRNA mediates passive vaccination against infectious agents, toxins, and tumors. EMBO Mol Med. 2017;9(10):1434–47. Jan D. Beck et al,mRNA therapeutics in cancer immunotherapy, Molecular Cancer (2021) 20:69 （本文由BioNTech攥寫(xiě)） Van Hoecke et al. mRNA in cancer immunotherapy: beyond a source of antigen,Molecular Cancer (2021) 20:48
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