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mRNA疫苗的递送系统有哪些?

2026-08-20
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什么是mRNA疫苗?

mRNA疫苗是将通过转录、合成等工艺制备的外源目的基因mRNA,借助特定递送系统导入机体细胞的疫苗。mRNA进入细胞后直接表达目的蛋白,刺激机体产生特异性免疫反应,从而使机体获得免疫保护。

与传统疫苗相比,mRNA 疫苗无需经过体外蛋白表达与纯化过程,抗原蛋白在体内由宿主细胞直接合成,可更真实地模拟天然抗原的构象与修饰,因而成为传染病预防与肿瘤免疫治疗领域备受关注的新一代疫苗技术平台。

mRNA疫苗.webp

mRNA疫苗的特点:

直接表达抗原,无需体外蛋白工艺

mRNA能够进入细胞并在体内表达相应的抗原蛋白,无需经过体外蛋白表达和纯化过程。

同时激活体液免疫与细胞免疫

能够刺激机体产生体液免疫和/或细胞免疫应答,从而发挥相应的免疫预防和/或免疫治疗作用。

可调节免疫应答类型

能够通过刺激机体产生多种细胞因子等方式调节免疫反应,增强机体免疫应答能力或改变免疫应答类型。

无基因组整合风险,安全性高

mRNA可在细胞内通过正常代谢途径降解,不需要进入细胞核并整合至基因组,因此可降低因基因组整合导致基因突变的潜在风险,具有独特的应用优势。

核心挑战:mRNA 为何需要递送系统?

mRNA疫苗的核心挑战之一在于如何将不稳定的mRNA分子安全、高效地递送至细胞内。

mRNA为单链核酸,结构稳定性较差,易受到核酸酶降解。同时,mRNA富含阴离子基团,具有较强的亲水性,难以直接穿过同样带有负电荷的细胞膜。因此,递送系统不仅需要保护 mRNA 免于胞外酶降解,还需促进其穿越细胞膜、进入细胞质并有效释放,从而确保抗原蛋白的正常表达。

mRNA药物研发服务平台.webp

mRNA疫苗的递送系统主要有以下几种:

mRNA 疫苗的主要递送系统包括:脂质纳米颗粒(LNP)、聚合物载体纳米递送系统、基于多肽的递送系统、混合纳米颗粒递送系统、病毒载体递送系统(含病毒样颗粒 VLP)、DC 细胞递送系统以及裸 mRNA等,其中 LNP 是目前应用最广泛的递送方式。

脂质纳米颗粒(LNP)递送系统

脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticle,LNP)是目前应用最广泛的 mRNA 递送系统,主要由可电离的氨基脂质、聚乙二醇(PEG)、磷脂和胆固醇组成。

带负电荷的mRNA分子可以通过与带正电荷的脂质的静电相互作用稳定地输送到包裹在内核中,而不受细胞外RNase和内体的酶降解。

LNP 外壳可保护 mRNA 免受细胞外 RNase 与体内酶的降解,显著提高递送稳定性。

LNP 具有粒径均一、包封率高、可规模化生产等优势,是已上市 mRNA 疫苗的核心递送技术。

聚合物载体纳米递送系统

聚合物纳米递送系统以天然聚合物或合成的可生物降解、生物相容性聚合物为主要材料。

聚合物或基于聚合物的核酸载体与LNP具有一定的相似性,部分聚合物可带有正电荷,并通过与mRNA之间的静电相互作用形成复合物,从而实现mRNA的包载和递送。

常用的聚合物递送材料包括聚乙烯亚胺(PEI)、聚-L-赖氨酸(PLL)、聚酰胺-胺(PAMAM)、聚β-氨基酯(PBAE)和氨基聚酯等。

基于多肽的递送系统

某些带正电荷的氨基酸能够通过静电相互作用吸附mRNA,以及细胞穿透肽(CPPs)能够快速内化穿过生物膜。

鱼精蛋白是一种典型的多肽载体,除了稳定地结合mRNA进行递送外,还可以作为佐剂来激活TLR7/8以诱导先天性免疫反应。

混合纳米颗粒递送系统

mRNA癌症疫苗的递送还可使用多种组分混合制成的载体,例如脂质、聚合物、肽、外泌体和细胞膜等。

脂质/聚合物杂化纳米粒(LPHNs):一般由可电离脂质、疏水聚合物和聚乙二醇脂质组成,可以通过组分和比例优化实现高转染效率。

阳离子纳米乳(CNEs):由脂质和聚合物组成的水包油递送载体。

病毒载体递送系统

病毒样颗粒(VLP)是一种由病毒结构蛋白自组装形成的均质蛋白质纳米颗粒,可以用于多种生物分子的递送。

如腺病毒、甲病毒、仙台病毒、黄病毒和小核糖核酸病毒等病毒载体已被用于 mRNA 的递送研究。

DC细胞递送系统

树突状细胞(Dendritic Cell,DC)是早期疫苗研究的重要递送工具,广泛应用于肿瘤 mRNA 疫苗的研发。

可通过电穿孔将主要编码抗原的 mRNA 高效导入 DC 细胞。

经 mRNA 抗原负载的 DC 细胞回输体内后,可有效呈递抗原并激活 T 细胞免疫应答。

裸mRNA

直接注射裸mRNA:由于快速降解和细胞摄取较差,递送裸mRNA效率低下

0029金沙贵宾会 mRNA 疫苗临床前评价服务

在mRNA疫苗领域,0029金沙贵宾会深耕LNP-mRNA类药物及疫苗的有效性与安全性评价,建立了成熟的mRNA疫苗生物分析技术平台,可系统评估疫苗的组织靶向性、抗原表达、细胞免疫与体液免疫应答及功能性中和抗体水平,为mRNA疫苗的临床前研发提供全面数据支撑。

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mRNA生产工艺主要包括序列设计、质粒DNA制备、体外转录、mRNA纯化、mRNA原液制备、脂质纳米粒(LNP)制备、制剂纯化以及最终的灌装等步骤。在整个生产过程中,每个环节都涉及多个关键工艺控制点。mRNA生产工艺主要包括序列设计、质粒DNA制备、体外转录、mRNA纯化、mRNA原液制备、脂质纳米粒(LNP)制备、制剂纯化以及最终的灌装等步骤。在整个生产过程中,每个环节都涉及多个关键工艺控制点。

mRNA药物治疗具有安全性高、研发效率高和制备速度快等优势。与蛋白质药物相比,mRNA的生产及纯化过程相对简单、周期较短,且生产成本较低。随着基因工程技术的发展,mRNA药物也更加适用于个体化医疗。

关键处方和工艺参数包括:脂质浓度、各脂质组分的摩尔比、水相与乙醇相的流速比以及总混合流速等。

关键质量属性包括:LNP粒径、粒径分布、多分散指数(PDI),包封率以及体内外效价等。

参考:mRNA疫苗试验设计&0029金沙贵宾会mRNA肿瘤疫苗研发服务平台

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