mRNA分子表达的特异性的提升2022-12-22 08:39:56
真核生物的mRNA分子依次由5端帽子、5′非编码区、编码区、3′非编码区和多聚腺苷酸尾组成，5′端帽子是N7甲基化的鸟苷酸，通过5′-ppp与mRNA 的5′端核苷酸连接形成m7GpppN，通过结合翻译起始因子来保护mRNA不被核酸外切酶降解，同时协助mRNA起始翻译和避免被天然免疫系统识别；5′非编码区含有核糖体识别序列，与3′非编码区协同起始mRNA的翻译进程，并完成mRNA的亚细胞定位；3′末端的多聚腺苷酸主要维持mRNA的稳定。体外转录生成的mRNA分子稳定性差、翻译效率低，一直是mRNA疫苗研发过程中需要重点解决的技术难题，研究者相继开发了一系列mRNA分子合成和修饰等技术，上述问题也得到极大改观。获得天然的5端帽子是mRNA行使功能的根本前提，传统加帽过程多采用共转录技术完成，即通过将抗逆转帽类似物与GTP按照一定比例混合后，通过体外转录反应在合成mRNA过程中完成加帽，但该方法的加帽效率仅能达到80％，并且产量仅为1mg/mL。2017年，TriLink公司开发了下一代加帽技术CleanCap系统，加帽效率可提高至94％以上，产量提升至5–10mg/mL，已成为绝大部分mRNA技术公司的首选。
5′和3′非编码区主要影响编码蛋白的表达和mRNA的半衰期，匹配合理的非编码区组合也是提高mRNA翻译效率的关键步骤。Sample等通过构建30000条能够表达报告基因的随机5非编码区序列，建立了能够预测5′非编码区起始翻译效率的模型，大大便利了高效5′非编码序列的筛选。针对3′非编码区的设计优化也取得多项进展，如通过增加该区的拷贝数可有效提升mRNA的表达效率，还可通过消除该区目标细胞特异的miRNA靶序列来避免mRNA被靶细胞快速降解，或通过引入非目标细胞特异miRNA的靶序列，定向降低mRNA在非靶细胞中的蛋白表达，有力提升了mRNA分子表达的特异性。
出自《mRNA技术应对病毒传染病的研究进展》作者田颖,张娜娜,秦成峰.
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