下篇：【耀文解读】综述|一文读懂mRNA癌症疫苗的序列设计策略

耀海微生物cdmo

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]三、mRNA癌症疫苗的mRNA序列设计

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]其次是优化mRNA序列以提高稳定性、翻译效率和免疫原性，包括5’帽结构（Cap）、非翻译区域（UTR）、polyA尾巴、密码子优化和核苷酸修饰。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]mRNA的5’端帽结构（Cap）有助于核糖体识别和翻译起始，是真核生物内源性mRNA的一个特征。通过5’, 5’-三磷酸桥在5’端第一个核苷酸添加一个N-7甲基化的鸟嘌呤核苷酸（m7G），得到的m7G或m7GpppN被称为Cap0；第一个核苷酸发生甲基化形成的m7GpppNm称为Cap1；第一个和第二个核苷酸发生甲基化m7GpppNmNm称为Cap2。其中Cap1 是大多类型真核生物mRNA帽结构的主要形式。因此，对体外合成的IVT mRNA添加Cap1帽结构，有助于消除免疫反应和体内翻译启动。耀海建立了成熟的mRNA制备平台，可以通过酶法加帽和共转录加帽使IVT mRNA携带Cap1。基于高分辨LC-MS设备，检测到我们mRNA样品的加帽率达95%。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]polyA尾也有助于mRNA的稳定性和翻译效率，polyA尾的设计通常考量两点，polyA长度和加尾方式。较理想的polyA尾长度为100~300个核苷酸，也有研究报道两段式polyA更稳定。IVT mRNA的加尾方式有两种：一是使用含polyA编码序列的DNA模板，由其DNA模板转录生成；或者使用polyA聚合酶(PAP)对IVT mRNA进行加尾。耀海内部研究数据显示，使用DNA模板添加polyA可以更加精确地控制mRNA的长度。经过工艺优化，我们目前能够将polyA尾控制在目标长度±5nt。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]5’UTR和3’UTR元件具有重要的细胞功能，影响mRNA的稳定性和翻译，也是mRNA癌症疫苗设计的关键部分。人体高表达基因的天然UTR序列或改造UTR序列在mRNA序列中均有应用。然而，不同的5’UTR序列可能适用于不同的mRNA序列、不同的靶细胞。为此，耀海mRNA制备平台建立了丰富的天然UTR库、突变UTR库，能够针对客户独特的CDS序列定制化筛选最适合的UTR序列。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]密码子优化是提高mRNA翻译效率的有效策略，将稀有密码子替换为宿主细胞中丰富的常用同义密码子；另外需关注GC含量和二级结构的变化。相比天然核苷酸，化学修饰的核苷酸（如ψ、m1ψ、s4U、m5C）显著降低mRNA的免疫原性，促进mRNA在体内的翻译效率。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]图2: mRNA序列的设计策略

四、小结

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]目前，以肿瘤相关抗原（TAA）和肿瘤特异性抗原（TSA）为目标抗原的多款mRNA癌症疫苗已发展至临床研究阶段。总结来看，mRNA疫苗具有以下优势：(1)良好的耐受性和安全性；(2)无基因组整合和插入突变的风险；(3)无感染风险，不需借助病毒颗粒；(4)易降解，减少体内毒性；(5)同时激活体液免疫和细胞免疫，激发并维持抗肿瘤作用；(6)生产周期短、成本低。随着mRNA疫苗的临床试验数量的迅速增加，mRNA技术不断发展，其翻译优化和递送系统都已取得实质性进展。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]本篇文章我们从mRNA癌症疫苗的序列设计角度出发，汇总了mRNA稳定性提高、翻译效率提高、免疫原性降低的各种策略。下篇我们将从递送系统入手，简析如何将体外合成的肿瘤相关mRNA递送至体内细胞的策略。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]基于在mRNA制备方面的开创技术和丰富经验，耀海生物可为全球客户提供mRNA一站式制备服务，涵盖mRNA小样制备、工艺开发、分析方法开发、LNP制剂开发、GMP生产、无菌灌装与放行检测。案例分享：

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]eGFP mRNA和mCherry mRNA在293T细胞中实现高表达

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]耀海生物还提供各种预制型质粒模板（质粒+菌液）、以及IVT mRNA产品（原液/冻干粉），编码蛋白涵盖报告基因、靶点蛋白、基因编辑蛋白和抗原蛋白，包括eGFP、mCHERRY、luciferase、IL-2、Cas9、OVA、新冠S蛋白等，以满足不同的实验或项目需求。详情可咨询菌菌：13380332910（vx同号）。

参考文献

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)][1] Liu X, Huang P, Yang R, Deng H. mRNA Cancer Vaccines: Construction and Boosting Strategies. ACS Nano. 2023 Oct 24;17(20):19550-19580. doi: 10.1021/acsnano.3c05635.

xqliu

学习了，谢谢提供分享。

yanghauhai

不错来学习了