新品上市|mRNA疫苗生產(chǎn)中的重要底物——假尿苷三磷酸和N1-甲基假尿苷三磷酸
疫情的持續(xù)發(fā)展使全球?qū)π?冠疫苗的需求變得尤為迫切。mRNA疫苗領(lǐng)域在此次新 冠疫情中得到了快速發(fā)展。與傳統(tǒng)的滅活疫苗和減毒疫苗相比，mRNA疫苗具備生產(chǎn)周期短，安全性更高等優(yōu)勢。更重要的是，在研發(fā)上，mRNA 疫苗能夠快速地更新迭代，因此在應(yīng)對不斷出現(xiàn)的新 冠病毒突變株上更勝一籌。
然而，mRNA疫苗的研發(fā)也面臨一些難點，其中最大的挑戰(zhàn)之一就是mRNA的免疫原性。mRNA作為外源物質(zhì)，進入人體后會激活人體的免疫系統(tǒng)，進而引發(fā)由mRNA本身引起的炎癥反應(yīng)，并可能導(dǎo)致mRNA還未發(fā)揮作用就被免疫系統(tǒng)清除。引入天然修飾核苷酸是降低mRNA疫苗免疫原性的有效手段之一。
假尿苷（Pseudouridine）是RNA上最豐富的修飾核苷，又被稱為RNA的“第五種核苷”。2005年，Katalin Karikó等人發(fā)現(xiàn)將假尿苷引入RNA中能降低其免疫原性，并且RNA的免疫原性隨著假尿苷引入比例的增高而降低[1]。2008年，Katalin Karikó等人還發(fā)現(xiàn)用假尿苷完全替代尿苷的mRNA不僅能極大地降低mRNA的免疫原性，還能提高mRNA的穩(wěn)定性并增強其翻譯能力[2]。2015年，Oliwia Andries等人發(fā)現(xiàn)用N1-甲基假尿苷完全替代尿苷比用假尿苷完全替代尿苷更能降低mRNA的免疫原性，且更能增強mRNA的蛋白表達能力[3]。
這些研究提示，將假尿苷或N1-甲基假尿苷引入mRNA或許能有效降低mRNA疫苗的免疫原性，增強mRNA的穩(wěn)定性，且增強其蛋白表達能力。
已上市的兩款新 冠mRNA疫苗：mRNA-1273（Moderna）和BNT162b2（輝瑞-BioNTech）均采用N1-甲基假尿苷三磷酸（m1ψTP）取代尿苷三磷酸（UTP）。而德國疫苗巨頭CureVac的新 冠mRNA疫苗CVnCoV效力很低，只有48%，這一結(jié)果引起了人們的廣泛熱議，人們推測這或許是由于CVnCoV沒有使用修飾核苷所導(dǎo)致的。由此可見，利用假尿苷或N1-甲基假尿苷替代的方式可能將成為mRNA疫苗生產(chǎn)的趨勢。
圖1. 尿苷、假尿苷和N1-甲基假尿苷的結(jié)構(gòu)式[3]
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產(chǎn)品名稱 |
貨號 |
規(guī)格 |
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Pseudouridine-5-triphosphate, trisodium salt solution (100 mM) |
10650ES20 |
20 μL |
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10650ES70 |
100 μL |
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10650ES80 |
1 mL |
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N1-Me-Pseudo UTP sodium solution (100 mM) |
10651ES20 |
20 μL |
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10651ES70 |
100 μL |
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10651ES80 |
1 mL |
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[1] Karikó, K., Buckstein, M., Ni, H., & Weissman, D. (2005). Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA. Immunity, 23(2), 165–175.
[2] Karikó, K., Muramatsu, H., Welsh, F. A., Ludwig, J., Kato, H., Akira, S., & Weissman, D. (2008). Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability. Molecular therapy: the journal of the American Society of Gene Therapy, 16(11), 1833–1840.
[3] Andries, O., Mc Cafferty, S., De Smedt, S. C., Weiss, R., Sanders, N. N., & Kitada, T. (2015). N(1)-methylpseudouridine-incorporated mRNA outperforms pseudouridine-incorporated mRNA by providing enhanced protein expression and reduced immunogenicity in mammalian cell lines and mice. Journal of controlled release: official journal of the Controlled Release Society, 217, 337–344.
