生物医药mRNA行业深度报告：平台优势显著，应用

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

　　1. mRNA技术介绍

　　1.1 mRNA技术原理

　　mRNA（信使核糖核酸）是由DNA的一条链作为模板转录而来的、携带遗传信息能指导蛋白质合成的一类单链RNA。以细胞中基因作为模板，依据碱基互补配对原则转录生成mRNA后，mRNA就含有与DNA分子中某些功能片段相对应的碱基序列，能作为蛋白质生物合成的直接模板。

　　1.2 mRNA技术发展历程

　　mRNA的发现始于1961年，但由于mRNA的不稳定性，开发进展缓慢。近年来随着 mRNA体外合成与递送技术的不断成熟，mRNA的稳定性和翻译效率大幅提高， mRNA技术得以快速发展。 2020年新冠疫情的爆发，更是加速了各国对于mRNA技术的投入。2020年12月11日，美国FDA授权BioNTech的mRNA新冠疫苗紧急使用许可，即全球首个mRNA疫苗实现上市。

　　1.3 mRNA技术在新冠疫苗得到验证

　　mRNA新冠疫苗验证了mRNA技术平台在疫苗领域的适用性。BioNTech研发的 mRNA新冠疫苗BNT162b2以及Moderna研发的mRNA-1273在真实世界中表现出了良好的安全性和较高的有效率，三期临床试验数据显示其有效性分别为95%、94%。目前， mRNA新冠疫苗已经在欧美为主的全球多个国家和地区大规模接种。

　　1.4 mRNA疫苗作用原理

　　mRNA能有效激起细胞免疫和体液免疫。注射的mRNA疫苗被抗原呈递细胞内吞。在逃离内质体进入胞浆后，mRNA被核糖体翻译成蛋白质。翻译后的抗原蛋白可以通过多种方式刺激免疫系统，激起人体的细胞免疫和体液免疫。

　　1.5 mRNA疫苗的主要优势

　　与传统的灭活疫苗、亚单位疫苗和基因工程疫苗相比，核酸疫苗具有如下优点：研发周期短；生产工艺简单、扩产容易；无需佐剂、有效性高；不进入细胞核、安全性较好等。

　　2. mRNA的开发及生产

　　2.0 mRNA疫苗的开发

　　mRNA疫苗开发过程可大致分为以下几个阶段，包括：靶点抗原的筛选与发现、 mRNA的生产、mRNA纯化、mRNA递送、产品安全性和有效性分析方法建立等环节。 mRNA疫苗目前在开发和生产上仍存在着一定的挑战，比如mRNA的序列优化、递送系统的改进、大规模生产的摸索等，这些都是目前mRNA疫苗发展亟待解决的问题。

　　2.1 mRNA序列优化

　　NA质粒制备及模板线性化：mRNA合成过程从一个质粒DNA（pDNA）生成开始，该pDNA包含DNA依赖性RNA聚合酶启动子和编码mRNA结构的相应序列。利用电流打破细胞膜，并将环状pDNA引入大肠杆菌，质粒在大肠杆菌中进行繁殖扩增。提取并纯化DNA质粒，利用限制性内切酶把纯化后的环状pDNA切开，留下编码mRNA结构的线性化pDNA。

　　体外转录：将线性化pDNA模板与重组RNA聚合酶（T7、T3或SP6）和三磷酸核苷（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶）等多种物质，在无细胞的反应器内混合，则可转录为mRNA。

　　2.2 递送系统的优化

　　由于mRNA进入体内后，首先要避免mRNA被周围组中的核酸酶降解，另外还需要穿过具有磷脂双分子层的细胞膜后顺利将mRNA有效成分释放进入细胞。而mRNA 非常不稳定且极易被降解，因此目前主要通过形成特殊的mRNA载体来实现mRNA 疫苗的递送，主流的载体技术包括：鱼精蛋白载体技术、纳米颗粒脂质体载体技术、多聚体载体技术等。（报告来源：未来智库）

　　2.3 大规模生产的探索

　　生产最重要的一步是将mRNA包裹进脂质纳米颗粒（LNP）中。目前商业大规模生产主要是利用微流体或T型接头混合，把含有疏水性脂质的乙醇相和含有mRNA的水相在pH为4的缓冲液（如乙酸）中混合，阳离子脂质与mRNA的阴离子磷酸骨架静电结合，同时它在水相中具有疏水性，驱动囊泡的形成和mRNA的包裹。再通过提高pH 中和阳离子脂质，使其疏水性增强，从而驱动囊泡融合，完成脂质纳米颗粒的进一步包裹。之后，原液经过切向流过滤（TFF）滤除溶液中多余的脂质、酒精等杂质，并制成最终的 mRNA 疫苗溶液。

　　3. mRNA应用前景

　　3.0 mRNA技术的应用场景