绕过顽固障碍的新方法
自我扩增mRNA疫苗有望以更少剂量实现更多效果。它们不是仅递送固定数量的RNA指令，而是告诉细胞自行复制这些指令，从而以更小剂量产生更多蛋白质。但使其具有吸引力的生物学特性也带来了严重障碍。细胞会将复制的RNA视为威胁，并启动抗病毒防御机制，从而关闭蛋白质生产。伦敦玛丽女王大学的研究人员如今报告称，他们找到了平息这种反应的方法，使细胞能够制造远更多的目标蛋白。
这项发表在《Nature Communications》上的研究聚焦于一种名为NoV B2的蛋白。据该团队称，将其加入自我扩增mRNA疫苗有助于克服细胞的天然防御机制之一。在干细胞和普通细胞中，蛋白质产量均显著上升，同时疫苗刺激免疫系统的能力得以保留。
自我扩增mRNA为何重要
mRNA疫苗在COVID-19疫情期间为人们所熟悉。传统疫苗通常使用减毒或灭活病毒来训练免疫系统。RNA疫苗的工作原理不同：它们递送遗传指令，告诉人体细胞构建特定的病毒蛋白，免疫系统随后学会识别该蛋白。
自我扩增mRNA（saRNA）扩展了这一思路。进入细胞后，saRNA会进行复制。因此，较小的初始剂量可以产生更多的目标蛋白，有可能以更低剂量提供更持久的保护。这可能使疫苗在疫情暴发期间更容易、更快速地广泛推广。其潜力不仅限于传染病：同一平台正在被探索用于基因治疗、癌症免疫疗法和蛋白质替代疗法。
双链RNA问题
核心挑战来自复制过程的副产物。当saRNA自我复制时，会产生双链RNA（dsRNA）。人体细胞将dsRNA视为病毒感染迹象，并激活防御机制，降解RNA、阻断复制并减少蛋白质生产。对于自我扩增疫苗而言，这是直接打击：RNA变得更不稳定，复制效率降低，向细胞发出生产训练免疫系统所需蛋白的指令也更弱。
这一直是saRNA有效性的根本限制。玛丽女王团队借鉴了病毒学中的一种工具来应对。已知NoV B2可抑制RNA干扰，这是细胞针对双链RNA的天然防御机制之一。通过减少细胞对saRNA的限制，该蛋白使其能够更自由地复制，并指导产生更多蛋白质。
在细胞中测试该方法
伦敦玛丽女王大学抗病毒免疫学高级讲师Pierre Maillard博士和该校Blizard研究所的Raul Yusef Sanchez David博士领导了这项研究。他们的实验表明，NoV B2可在干细胞和普通细胞中增强saRNA的蛋白质生产。这一点很重要，因为不同细胞类型对RNA传感器和抗病毒通路的反应可能不同。
同样重要的是，蛋白质产量的提升并未以牺牲免疫刺激为代价。疫苗既必须制造足够抗原以吸引免疫系统注意，又必须提供推动其作出反应的信号。如果抑制抗病毒防御同时也抑制了免疫激活，该策略就会适得其反。根据研究结果，NoV B2减少了细胞对saRNA的限制，同时未削弱疫苗刺激免疫的能力。
这些发现可能意味着什么
该研究仍处于细胞阶段。关键的下一步问题是这种效果是否会在活体内出现。Maillard表示，这些发现确定了一种克服限制自我扩增疫苗根本障碍的策略，成功的体内转化可能开辟新的可能性。这种谨慎是恰当的：细胞培养结果是有力的概念验证，但并不能保证在动物或人类中成功，因为递送、剂量、安全性和免疫复杂性都很重要。
如果该策略能够转化，其影响可能十分广泛。更低的有效剂量将释放生产能力，并支持更广泛、更快速的推广。更持久的保护原则上可减少加强针接种频率。除疫苗外，改善的saRNA性能还可能有助于将该平台用于治疗性蛋白递送及其他应用。
- 疫苗：更小剂量，可能具有更持久保护。
- 基因治疗：更高效地递送遗传指令。
- 癌症免疫疗法：更强表达免疫靶点。
- 蛋白质替代：持续生产缺失蛋白。
剩余问题和下一步
在该方法能够推进之前，还有若干问题需要关注。研究人员将希望确认NoV B2在用于疫苗或治疗时不会引入不良影响。抑制RNA干扰是一种强力干预，其后果必须在不同组织和不同时间范围内仔细绘制。科学家还需要确定NoV B2与saRNA联合使用时的最佳剂量和时机，以及该策略在不同细胞类型和组织中是否表现一致。
发表在《Nature Communications》上的同行评审论文为这些发现提供了坚实基础。这项工作在一家主要学术中心进行，并建立在关于细胞如何感知双链RNA以及病毒如何对抗这些防御的既有知识之上。尽管如此，从有前景的细胞结果到获批产品仍有漫长道路。动物研究、早期人体安全性试验、有效性试验和生产规模扩大各自都带来挑战。
结论
自我扩增mRNA一直受到一个简单生物学冲突的制约：RNA复制得越多，产生的双链RNA就越多，细胞反击也越强。玛丽女王团队使用NoV B2提供了一种缓解这一冲突的方法。通过抑制RNA干扰，该蛋白使saRNA能够产生更多所需蛋白质，同时保留免疫刺激。这一发现并未解决saRNA疫苗的所有问题，但消除了一个核心障碍。如果它在体内成立，可能有助于推动自我扩增RNA从有前景的实验室概念走向用于疫苗、基因治疗、癌症治疗和蛋白质替代的实用平台。
本文基于Medical Xpress的报道。阅读原文。
Originally published on medicalxpress.com
