mRNA納米藥物全景解讀：最新進展、挑戰(zhàn)，臨床轉化及未來方向
mRNA是一類新興的治療性藥物，可用于預防和治療多種疾病。在改變生命科學和醫(yī)學研究方面蘊含著巨大的潛力。
mRNA在穩(wěn)定性、免疫原性、體內遞送和跨越多種生物屏障的能力等方面面臨的挑戰(zhàn)，近年來，已經在很大程度上通過mRNA工程和遞送的進展得到了解決。
這篇綜述概述了mRNA納米藥物，討論了基于mRNA的治療面臨的技術挑戰(zhàn)，并將其與生物學機制和臨床結果聯(lián)系起來。該綜述介紹了在不斷發(fā)展的mRNA納米醫(yī)學領域的最新進展和創(chuàng)新，以及正在進行的臨床轉化和未來提高臨床療效的方向。
曹義海是瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院終身教授，中國工程院外籍院士。世界公認的血管新生頂尖科學家，也是瑞典第一位晉升為醫(yī)學終身教授的亞裔。
羅伯特·蘭格（Robert Langer）是麻省理工學院（MIT）享有最高榮譽的教授之一，是全世界最頂尖和高產的生物醫(yī)學工程和納米科學家（之一）。
信使RNA（mRNA）是一種瞬時載體，它將生命的遺傳信息從DNA轉移到核糖體，在那里，遺傳信息被翻譯成蛋白質，進而執(zhí)行生命功能。
然而，將mRNA成功應用于藥物的道路并不簡單。起初，由于mRNA的不穩(wěn)定性、以及其免疫原性和高昂的生產成本，極大地限制了企業(yè)和科學界投入資源的熱情。令人鼓舞的是，隨著mRNA工程技術的快速發(fā)展，包括化學修飾、序列優(yōu)化和生產純化，這些問題已經逐漸得到解決，這些進步得益于眾多研究人員幾十年來的努力。
1、1961年，發(fā)現(xiàn)mRNA；
2、1976年，首次通過聚合物顆粒在體內遞送核酸；3、1995年，首次在小鼠中評估基于mRNA的癌癥疫苗；
4、2005年，Kariko和Weissman等人首次報道了核苷修飾大大減少了mRNA引起的免疫反應；5、2008-2012年，Kariko和Weissman等人進一步證實，核苷修飾可以增強mRNA的翻譯能力和穩(wěn)定性；6、2017年，BioNTech公司進行了基于mRNA的個性化癌癥疫苗的首次臨床試驗；7、2020年，Moderna、輝瑞-BioNTech的mRNA新冠疫苗獲得FDA緊急使用授權；
8、2021年，發(fā)現(xiàn)mRNA新冠疫苗中作為遞送載體的脂質納米顆粒（LNP）還具有疫苗佐劑活性。
這些進展為mRNA的治療應用奠定了基礎，但是臨床轉化需要在體內靶細胞或靶組織中表達。盡管在過去20年里，這些技術進步使許多mRNA藥物的臨床前和臨床研究成為可能，但監(jiān)管機構一直沒有批準任何mRNA納米藥物（包括mRNA疫苗或mRNA療法），直到兩款mRNA新冠疫苗的出現(xiàn)。
它們的成功開發(fā)激發(fā)了人們對mRNA工程和遞送技術新的和強烈的研究興趣，為各種基于mRNA的療法的臨床轉化提供了前所未有的希望。
臨床使用mRNA用于治療，需要在相關細胞中進行足夠的mRNA翻譯，而不引起不必要的免疫反應。然而，要實現(xiàn)這一目標需要克服細胞外和細胞內mRNA合成和遞送的幾個障礙。使用質?；騊CR和RNA聚合酶生成的線性DNA模板，在無細胞系統(tǒng)中通過體外轉錄（IVT）合成治療性mRNA。
然后使用常規(guī)的實驗室規(guī)模的核酸純化方法純化mRNA。但這些方法往往不能去除雙鏈RNA、RNA片段等雜質，在臨床應用中降低了療效，還會引起不良反應。在局部或全身給藥時，這些mRNA還會被細胞外空間豐富的核酸酶迅速降解，被巨噬細胞吞噬去除，或被腎臟濾過清除。
與此同時，mRNA是一個巨大的、帶負電荷的單鏈多核苷酸，很難通過帶負電荷的細胞膜。直接注射mRNA的話，只有0.01%的mRNA能夠進入靶細胞，大部分mRNA被困在靶細胞的內體中并隨后降解。最終只有少數(shù)mRNA從內體中逃脫，到達核糖體進行蛋白質翻譯。
外源mRNA導致的免疫刺激是臨床轉化的另一個主要障礙。外源mRNA可被模式識別受體（PRRs）感知，在胞吞作用中，mRNA可以被Toll樣受體（TLRs）監(jiān)測到，從內體中逃脫的mRNA可以被胞質PRRs所感知。這些刺激最終導致I型干擾素（IFNs）和其他促炎細胞因子的產生。
這些分泌的IFNs與受刺激細胞和鄰近細胞上的受體結合，激活JAK-STAT通路，觸發(fā)超過300個干擾素誘導基因的轉錄。其中，干擾素誘導蛋白激酶R（PKR）可抑制翻譯起始因子2的活性，導致mRNA的翻譯抑制，2'-5'-寡聚腺苷合成酶和RNA特異性腺苷脫氨酶可降低mRNA的穩(wěn)定性。
所有這些挑戰(zhàn)都極大地限制了mRNA的臨床應用，在充分發(fā)揮mRNA的治療潛力之前，需要mRNA相關技術的進步來解決這些挑戰(zhàn)。
體外轉錄（IVT）mRNA在結構上與真核生物的天然成熟的mRNA相似，由五個主要結構域組成——5'端帽子、5'端非翻譯區(qū)、編碼目標蛋白的開放閱讀框、3'端非翻譯區(qū)、Poly(A)尾巴。
對非翻譯區(qū)（UTR）的優(yōu)化有利于mRNA的翻譯和穩(wěn)定性。來自高表達基因的UTR序列，例如人β-珠蛋白基因的UTR被廣泛用于mRNA合成，因為含有這些UTR的mRNA通常具有高水平的翻譯和穩(wěn)定性。
通過高通量篩選或深度學習來識別新的UTR序列，可以提高mRNA的表達，合理組合5' UTR和3' UTR可以使翻譯效率最大化。此外，長度為100-150個核苷酸的Poly(A)尾巴可以提高mRNA的穩(wěn)定性，并通過與Poly(A)結合蛋白形成復合物來有效地啟動翻譯。
消除體外轉錄（IVT）的mRNA的免疫刺激的最有效策略之一是核苷修飾，與未修飾的mRNA相比，摻入修飾核苷，例如假尿嘧啶（ψ）、5-甲基胞苷、N6-甲基腺苷、5-甲基尿嘧啶、2-硫代尿苷，可以阻止人類Toll樣受體（TLRs）的識別來減少細胞因子的產生。
從機理上講，摻入假尿嘧啶（ψ）的mRNA的翻譯和穩(wěn)定性提高，歸因于蛋白激酶R（PKR）和2'-5'-寡聚腺苷酸合成酶的活性降低。用2-硫代尿苷和5-甲基胞苷同時取代部分核苷，在體外和體內都能顯著抑制TLRs和RIG-1的激活。與ψ相比，N1-甲基假尿苷具有較低的細胞毒性和免疫刺激能力。值得注意的是，Moderna和輝瑞-BioNTech開發(fā)的mRNA疫苗都使用核苷修飾的mRNA來避免意外的免疫反應。
5'端帽子設計提供了另一種減少由mRNA引起的不必要免疫反應的方法。真核生物在轉錄后修飾形成的天然成熟mRNA在5'端存在帽子結構（Cap-0），即m7GPPPN結構。Cap-0在空間上抑制核酸酶對mRNA的降解，并通過與真核翻譯起始因子結合啟動翻譯。
與Cap-0相比，另外兩種5'端帽子（Cap-1和Cap-2）由于其較低的免疫刺激潛力，在mRNA合成中被廣泛使用。目前，具有Cap-1帽子結構的mRNA可以更方面地制造出來，且有最小的免疫刺激和令人滿意的翻譯效率。此外，利用計算實驗平臺可以同時增強mRNA的穩(wěn)定性和翻譯能力，翻譯和免疫刺激還可以通過化學-酶修飾進行調節(jié)。
mRNA遞送工具
基于mRNA的疫苗或療法的快速臨床轉化得益于遞送載體的發(fā)展，以保護和遞送高度不穩(wěn)定的mRNA分子。目前，主要的mRNA遞送系統(tǒng)是脂質基納米顆粒、聚合物基納米顆粒、脂質-聚合物混合納米顆粒。
陽離子脂類，如DOTMA或DOTAP，帶有季銨基團，以pH無關的方式保持正電荷。這種陽離子環(huán)境允許帶負電荷的mRNA有效凝結，使陽離子脂質基系統(tǒng)成為早期臨床研究中最廣泛使用的mRNA遞送系統(tǒng)。但其潛在的細胞毒性和相對較短的血液循環(huán)時間阻礙了其臨床轉化。
為了解決這些問題，采用了脂質聚乙二醇和各種新型可電離脂質。不像陽離子脂質具有永久正電荷，可電離脂質在生理pH條件下保持中性，但在酸性pH值下可質子化。可電離脂質在體液保持中性降低了毒性，并在一定程度上增加了可電離LNPs的循環(huán)半衰期。
此外，可電離脂質在酸性pH下的質子化不僅方便了mRNA在酸性緩沖液中的縮聚和包封，還方便了mRNA從酸性內體中逃脫。脂質聚乙二醇的引入大大提高了可電離脂質基納米顆粒的循環(huán)半衰期，減少了納米顆粒的聚集，并減少了與血清蛋白的不利相互作用。
用于mRNA遞送的可電離脂質基納米顆粒的開發(fā)，在很大程度上受益于幾十年來對用于siRNA遞送的可電離脂質基納米顆粒的研究。例如，美國FDA批準的第一款siRNA藥物Patisiran使用的是DLin-MC3-DMA（簡稱MC3），通過優(yōu)化這些配方參數(shù)，如RNA與總脂質的比例和水溶液與有機溶劑的比例，基于MC3的LNPs已被用于開發(fā)各種mRNA療法，包括針對寨卡病毒、HIV和萊姆病的疫苗，以及囊性纖維化和淋巴水腫的治療。
除了MC3，其他幾個最初開發(fā)用于siRNA遞送的可電離脂質，例如cKK-E12和C12-200，也被重新開發(fā)用于將mRNA遞送到肝臟中，進行基因編輯和蛋白質替換。然而，由于這些LNPs在肝臟中的選擇性積累，治療性mRNA很難通過這些LNPs運送到肝外組織，這一現(xiàn)象可能是由這些脂質的電離特性決定的。
這些疫苗的良好安全性可能歸因于脂質的生物降解性。此外，Intellia公司利用另一種基于生物降解可電離脂質LP01的LNP，攜帶Cas9 mRNA和gRNA，在動物模型中實現(xiàn)了穩(wěn)健和持久的體內基因編輯。與非生物降解可電離脂類相比，LP01具有較少的肝臟生物積累，安全風險較小。
可電離脂質無疑在LNPs的活性中起著關鍵作用，但其他成分也很重要。輔助脂質通過調節(jié)LNP的流動性，促進LNP從內體逃脫，從而提高LNP的療效，而膽固醇在LNP的穩(wěn)定性中起著重要作用。
脂質-聚合物混合納米顆粒，它通常包括可電離脂質/陽離子脂質、疏水聚合物和聚乙二醇化脂質。這些納米顆粒已被用于有效恢復腫瘤抑制因子PTEN，并在多個前列腺癌小鼠模型中抑制腫瘤生長。在這種載體中，疏水聚合物聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）取代LNP中的輔助脂質和膽固醇。
聚合物納米顆粒由陽離子聚合物簡單組成，早期的研究集中在使用聚乙烯亞胺或聚L-賴氨酸進行核酸遞送，但它們的顯著毒性限制了應用。為了解決這一問題，合成了一系列可生物降解的聚β-氨基酯（PBAE）。例如，基于PBAE的納米顆粒已被用于在體內向循環(huán)T細胞和多種組織遞送功能性mRNA，此外，一種超支化PBAE（hPBAE）可通過吸入直接將mRNA遞送到肺部。
另一種有前景的mRNA遞送的聚合物納米顆粒是電荷可變的可釋放轉運體（CART），與傳統(tǒng)的陽離子聚合物不同，CART可以通過一種獨特的機制在細胞質中釋放mRNA，寡聚α-氨基酯的初始正電荷可以有效地壓縮和封裝mRNA并將其遞送到細胞中，通過此過程，CART進行降解性的、電荷中和性的分子內重排，導致功能mRNA的快速釋放。這種特性導致了在體內將mRNA遞送到淋巴細胞中，可以為多種疾病的治療策略提供支持。
雖然核苷修飾在目前已批準或正在研究的mRNA疫苗/療法中被廣泛使用，但自擴增mRNA不能包含這些修飾，因為它們會干擾自擴增過程。基于自擴增mRNA的新冠疫苗已經在動物中證明了誘導高中和抗體滴度的能力，目前正在臨床試驗中測試。與傳統(tǒng)mRNA疫苗的30-100μg的注射劑量相比，自擴增mRNA可以用更低的劑量（1-10μg）。
除了更強的穩(wěn)定性，環(huán)狀RNA比未修飾的線性mRNA誘導的不良免疫反應要少得多，因為它們不激活體內的RNA傳感器。
最近，斯坦福大學張元豪教授團隊在 Nature Biotechnology 期刊發(fā)表論文，通過對環(huán)狀RNA結構的多處優(yōu)化設計，成功將環(huán)狀RNA翻譯表達的蛋白質產量提高了數(shù)百倍，可在體內實現(xiàn)有效且持久的蛋白質生產。詳情：
此外，還有公司正在探索環(huán)狀RNA的其他變體，例如優(yōu)化的核糖體進入位點（IRES）。
mRNA遞送的創(chuàng)新
新型mRNA遞送系統(tǒng)
研究團隊使用SEND系統(tǒng)將CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)遞送到小鼠和人類細胞并成功編輯了目標基因。這將為基因治療提供一種全新的遞送載體，SEND系統(tǒng)是利用人類內的組分自組裝為病毒樣顆粒，與其他遞送載體相比，所引起的免疫反應更少，更具安全性。
張鋒表示，SEND 技術可以補充現(xiàn)有的病毒遞送載體和脂質納米顆粒（LNP），以擴展向細胞遞送基因和編輯療法的工具箱。
mRNA從內體的逃逸是mRNA遞送面臨的主要挑戰(zhàn)，使用可電離脂質可以改善這一點，而另一種策略是直接將mRNA遞送到細胞質。Entos制藥公司使用低毒中性脂類和具有專利的融合相關小跨膜蛋白開發(fā)了一種Fusogenix蛋白-脂質載體平臺。獨特的融合相關的小跨膜蛋白可以促進蛋白-脂質載體和細胞膜的快速融合，使其裝載的貨物（例如mRNA）直接遞送到細胞質中。
除了這些新平臺，創(chuàng)新還將繼續(xù)生產更強大的具有多種功能的LNP，包括增強遞送能力。通過組合文庫鑒定的含有雜環(huán)脂的LNPs不僅能有效地將抗原mRNA遞送到小鼠腫瘤，還能通過刺激干擾素基因途徑促進抗原遞呈細胞成熟，協(xié)同提高抗腫瘤療效。通過引入不飽和脂類或炔脂類可以提高LNPs的療效，而用硫醇基團或二磷酸基團修飾LNPs則可以將mRNA定向輸送到粘液或骨骼。此外，一種單組分可電離的兩親性Janus樹狀分子能夠有效地將mRNA遞送到不同器官，為簡化目前的四組分LNPs系統(tǒng)帶來了希望。
生物膜載體是mRNA遞送的另一種新型生物兼容平臺。不同類型的基于生物膜的系統(tǒng)，包括細胞膜囊泡、細菌來源的外膜囊泡和細胞外囊泡（例如外泌體），已被用于治療性mRNA的體外和體內遞送。
器官或細胞特異性的mRNA遞送
靜脈注射后，大多數(shù)納米顆粒會優(yōu)先積聚在肝臟中，因此，如果能將mRNA靶向遞送到肝外組織，將大大拓寬mRNA技術的應用。
SORT遞送系統(tǒng)通過在廣泛使用的四組分LNP系統(tǒng)添加陽離子脂質、陰離子脂質或可電離脂質的第五種組分（SORT），可使mRNA選擇性遞送到小鼠的肺、脾或肝臟，并驗證了遞送CRISPR-Cas9基因編輯mRNA組分的基因編輯效果。此后，他們還在 PNAS 發(fā)表論文，揭示了這一系統(tǒng)的遞送機制：不同組織/細胞的特定蛋白質與納米顆粒表面的結合，使得納米顆?？梢栽诓煌M織中選擇性積累。詳情：
需要指出的是，雖然開發(fā)和優(yōu)化新的納米顆粒載體配方對于通過靜脈注射mRNA的器官特異性遞送很有意義，但在某些情況下，改變給藥途徑可能是一個更實際的解決方案。例如，可以通過膀胱內給藥將mRNA-納米顆粒特異性靶向膀胱；通過機器人膠囊將mRNA通過口服給藥特異性靶向胃腸道部位，以及將mRNA-納米顆粒通過吸入給藥特異性靶向肺部。
除了選擇性靶向器官外，選擇性地將mRNA遞送到特定的細胞類型可以實現(xiàn)更精確和有效的治療。細胞類型特異性mRNA遞送的一種策略是開發(fā)針對特定靶細胞類型優(yōu)化的LNPs或聚合物納米顆粒。例如通過優(yōu)化的LNP將mRNA遞送到T細胞，用于癌癥免疫治療。
另一種策略是使用細胞特異性配體，例如將抗Ly6c靶向配體偶聯(lián)到LNP上，將治療性mRNA特異性靶向遞送到炎癥性腸病小鼠的Ly6c陽性炎癥白細胞。分別將抗原或CD4抗體偶聯(lián)到LNP上，將mRNA特異性靶向遞送到抗原特異性CD8+T細胞或CD4+T細胞。
隨著更多的研究，這些器官或細胞特異性的mRNA遞送平臺將擴大可通過mRNA療法預防或治療的疾病類型。
可吸入式遞送允許mRNA藥物在肺部快速和選擇性積累，為治療自COVID-19大流行開始以來的肺部相關疾病提供了巨大的希望。超支化PBAE（hPBAE）可通過吸入直接將mRNA遞送到肺部。hPBAE平臺還實現(xiàn)了Cas13a mRNA高效遞送到小鼠和倉鼠的肺部，能夠促進流感病毒RNA的降解、減少SARS-CoV-2的復制和感染癥狀。
肌肉注射是目前批準的新冠疫苗的主要給藥途徑，但這需要醫(yī)務人員來注射，可能不利于疫苗的推廣。口服給藥由于其無創(chuàng)性、對患者友好、可快速推廣的特點，為新冠疫苗接種提供了一種有前途和有吸引力的替代方案。令人鼓舞的是，一種口服給藥的腺病毒5型新冠疫苗在倉鼠中成功降低了病毒傳播和疾病嚴重程度，并開始了一期臨床試驗。盡管對于脆弱的mRNA來說，口服給藥是一種更具挑戰(zhàn)性的途徑，但在豬上的研究證實了使用可消化的機器人膠囊遞送mRNA的可行性和有效性，為口服mRNA疫苗的發(fā)展提供了很大的希望。詳情：告別針頭注射：口服膠囊mRNA疫苗要來了，靈感來自烏龜
最近，BioNTech和Matinas BioPharma宣布進行獨家研究合作，利用新型脂質納米晶體平臺開發(fā)口服mRNA疫苗。這種脂質納米晶體是一種含有多層的穩(wěn)定晶狀納米顆粒，通過鈣和陰離子磷脂相互作用形成，在此過程中，mRNA等活性藥物分子可以裝載在層中。
蛋白質的異常表達是許多疾病的特征。隨著mRNA技術的快速發(fā)展，通過向細胞內遞送編碼目標蛋白的mRNA（上調表達）或編碼基因編輯組分的mRNA（下調表達），可以很容易地精確調控特定蛋白質的表達水平。這使得mRNA納米醫(yī)學成為治療各種疾病的一種有前途的多功能工具。
疫苗
CureVac開發(fā)的第一種未修飾mRNA新冠疫苗（CVnCoV）在2/3期臨床試驗中顯示了48%的保護效果，這一結果不盡如人意，但他們的第二代mRNA疫苗CV2CoV在臨床前研究中顯示了改善的效果，目前正處于1期臨床階段。
Arcturus開發(fā)了一種自復制mRNA新冠疫苗，單劑量2μg保護小鼠免受新冠病毒感染，三期臨床試驗顯示，該疫苗對預防重癥新冠的有效性為95%，對預防有癥狀新冠有效性為55%，需要指出的是，這項臨床試驗中的病毒主要是Delta和Omicron突變株。詳情：
除了新冠疫苗外，許多針對其他傳染病的mRNA疫苗的研發(fā)近年來也取得了不錯的進展。例如，Moderna的mRNA-1647疫苗（巨細胞病毒疫苗）和mRNA-1345疫苗（呼吸道合胞病毒疫苗）正在進行三期臨床試驗。最近，Moderna的mRNA-1010（季節(jié)性流感四價疫苗）進入三期臨床試驗，使其成為Moderna的第四個達到三期的mRNA疫苗。
已完成和正在進行的用于蛋白質替代和基因編輯的mRNA納米藥物臨床試驗
基于mRNA的蛋白質替代療法和基因編輯療法已經有多個臨床應用。CAR-T細胞療法在血液類腫瘤中表現(xiàn)出了巨大的療效，但將其應用于實體腫瘤卻具有挑戰(zhàn)性，部分原因是實體瘤缺乏可用的靶點。此外，標準的CAR-T細胞療法需要在體外改造來自癌癥患者的T細胞，這既昂貴又耗時。
為了解決這些挑戰(zhàn)，BioNTech確定了幾種實體腫瘤新抗原，并開發(fā)了針對實體腫瘤的CAR-T細胞療法（BNT211），在這種療法中，編碼CAR-T目標抗原的mRNA脂質體被注射到患者體內，并在體內產生有功能的CAR-T細胞。詳情：BioNTech公司CAR-T+mRNA疫苗治療實體瘤，獲歐洲藥監(jiān)局優(yōu)先藥物資格
基因編輯是mRNA納米藥物的另一個重要應用，可以通過mRNA下調特定蛋白質的表達水平。在靈長類動物中，Verve公司開發(fā)的單劑LNP遞送的編碼腺嘌呤堿基編輯器（ABE）的mRNA治療，幾乎完全抑制了肝臟中的PCSK9，同時血液中PCSK9和低密度脂蛋白膽固醇水平分別降低了89%和61%，令人驚訝的是，這種治療的效果持續(xù)了8個多月。詳情：首個體內堿基編輯療法獲批臨床，一針注射，永久預防心臟病
Intellia開發(fā)了一種生物可降解的LP01可電離脂質基遞送系統(tǒng)，用于Cas9 mRNA和sgRNA的遞送，在單劑量治療后實現(xiàn)了血清轉甲狀腺素超過97%的抑制效率。這些數(shù)據(jù)促成了其基于LNP的基因編輯療法（NTLA-2001）的人體臨床試驗，在0.3mg/kg劑量的單次治療后，患者血清轉甲狀腺素蛋白水平降低了87%。詳情：
這些令人鼓舞的數(shù)據(jù)將強烈推動更多基于mRNA的基因編輯療法的臨床轉化。
盡管新冠疫苗取得了成功，但研發(fā)中的mRNA納米藥物仍面臨一些挑戰(zhàn)。需要進一步的創(chuàng)新和進步來克服這些挑戰(zhàn)，并加快更多mRNA納米藥物的臨床轉化。
MC3是一種有效的可電離脂質，正在進行一些臨床試驗。然而，一些臨床前研究表明，基于MC3的LNP具有免疫刺激作用，在小鼠中誘導促炎細胞因子的表達高于其他LNP。此外，以MC3為基礎的人促紅細胞生成素（hEPO）的mRNA-LNP靜脈注射給大鼠和猴子產生了輕微的毒理效應（劑量為0.3mg/kg），當劑量降至0.03mg/kg時，毒理效應得到了改善。
mRNA-LNP疫苗或療法的脫靶效應可導致mRNA在其他不希望的細胞或器官中發(fā)生翻譯，從而導致潛在副作用。持續(xù)優(yōu)化器官或細胞特異性mRNA遞送系統(tǒng)將有助于解決這一問題。
臨床試驗顯示，兩種已獲批的mRNA新冠疫苗具有良好的安全性，大多數(shù)局部和全身不良事件為輕至中度。但與大多數(shù)其他類型的疫苗一樣，已觀察到罕見的過敏反應，這些過敏反應的一個可能的原因是LNP組分中的聚乙二醇化脂質，因為超過40%的人體內預先存在針對聚乙二醇化脂質的抗體。
值得注意的是，目前mRNA新冠疫苗中使用的聚乙二醇化脂質的劑量遠低于其他會導致罕見過敏反應的使用聚乙二醇化脂質的臨床制劑或療法。還有研究顯示，一名具有聚乙二醇化脂質抗體的人在接受mRNA新冠疫苗接種后并未出現(xiàn)過敏。因此，可能存在著其他潛在因素與這些罕見不良事件有關。
現(xiàn)在重要的是要認識到究竟哪些mRNA疫苗組分導致了這些不良事件，特別是在治療蛋白質缺乏和慢性疾病的背景下，需要高劑量給藥或重復給藥，這可能會進一步增加這些不良事件的風險。更好地理解這些機制可以指導我們優(yōu)化配方，減少或取代不利成分，從而降低不良事件的風險。
根據(jù)實際應用的不同，佐劑活性可以是一種優(yōu)勢，也可以是一種劣勢。隨著翻譯效率和穩(wěn)定性的提高，不引起免疫反應的外源mRNA正在被廣泛應用于臨床試驗。mRNA-LNP配方中的mRNA本身通常不會作為佐劑，而LNP已知具有佐劑活性。肌肉注射LNP和10μg重組血凝素免疫原的小鼠，比單獨注射免疫原的小鼠產生了更高的抗原特異性濾泡輔助性T細胞和生發(fā)中心B細胞數(shù)量，這顯示了LNP的佐劑活性。
mRNA新冠疫苗中的LNP可以作為一種佐劑，誘導強大的濾泡輔助性T細胞和體液反應。值得注意的是，LNP顯示出比一種廣泛使用的佐劑AddaVax更強的佐劑活性。雖然兩種基于LNP的mRNA新冠疫苗都不含任何佐劑成分，但這些疫苗引起的對新冠病毒強烈的細胞和體液免疫應答可能部分歸功于LNP成分本身的佐劑活性。LNP除了作為傳染病疫苗的佐劑外，還通過激活TLR4信號，增強了mRNA癌癥疫苗的抗腫瘤效果。
雖然越來越多的研究證實了LNP的佐劑活性，但如何操縱這種佐劑活性仍是一個挑戰(zhàn)。需要研究LNP佐劑活性的作用機制和脂質成分的構效關系。
mRNA納米藥物已經顯示出在預防新冠和降低住院和死亡風險方面的強大能力。在這一成功的鼓舞下，越來越多的基于mRNA的疫苗和療法有望實現(xiàn)臨床轉化。然而，在mRNA納米藥物的潛力被充分實現(xiàn)之前，必須達到幾個關鍵的目標。
新的工程化進展將促進mRNA納米藥物在現(xiàn)實世界的無數(shù)方面的應用。例如，新型PLGA微粒可能是一個很有前途的mRNA遞送平臺，可編程藥物釋放，甚至可以實現(xiàn)疫苗在體內的自我增強。詳情：。此外，作為季節(jié)性流感和新冠疫苗載體的微針貼片已被證明具有安全性和免疫原性，可能成為一種方便和微創(chuàng)的mRNA遞送平臺。
mRNA新冠疫苗獲得的前所未有的成功展示了mRNA納米藥物的巨大潛力，我們預計不斷的創(chuàng)新將帶來新的、高效的基于mRNA的治療方法，包括針對其他非新冠類傳染性疾病的疫苗、癌癥免疫療法、蛋白替代療法、基因編輯療法，以及許多其他類型或疾病的治療方法。
