自新冠疫情以来，mRNA疫苗作为下一代制药技术备受关注。mRNA疗法通过递送遗传指令，使细胞产生特定蛋白以实现治疗效果。然而，有报道称其在老年人或肥胖患者中效果下降。为解决这一局限，韩国研究人员重新设计了一个关键的mRNA调控区域，提高了治疗性蛋白的生产效率，开发出一种即使在衰老和肥胖条件下也能保持有效性的下一代mRNA平台。
设计更高效的mRNA平台
由韩国科学技术院（KAIST）生物与脑工程系Young-suk Lee教授和韩国天主教大学Jae-Hwan Nam教授领导的联合研究团队，通过精确设计mRNA的关键调控区域——5′非翻译区（5′UTR）的序列，开发了一种新的mRNA平台。该研究成果发表在《分子治疗》期刊上。
研究团队分析了大规模生物信息学数据集，以识别能在不同细胞环境中更高效地产生蛋白的5′UTR序列。应用这些设计的序列后，即使在衰老和肥胖的临床前模型中，蛋白产量和免疫反应也显著增强。
解析mRNA的关键组件
mRNA是一种长的单链RNA分子，是身体所需蛋白的蓝图。它由几个部分组成：5′非翻译区（5′UTR），负责启动和调控蛋白生产速率；编码序列（CDS），包含特定蛋白的遗传信息；3′非翻译区（3′UTR），有助于维持mRNA在细胞内的稳定性；以及多聚腺苷酸尾，进一步增强稳定性并支持蛋白合成。
在这些组件中，5′UTR和3′UTR并不决定所产生蛋白的类型，但在调控蛋白合成效率方面起着关键作用。因此，这些区域作为改善各种mRNA疗法（包括疫苗和治疗）性能的关键生物工程平台，正受到越来越多的关注。
挖掘大数据以调控翻译
为了找到能在多种组织和细胞环境中促进蛋白生产的高效5′UTR序列，研究团队对大规模生物数据集进行了综合分析。这包括多种分析方法：RNA测序用于分析不同组织的基因活性，单细胞RNA测序用于检查单个细胞水平的基因表达，以及核糖体图谱用于测量实际的蛋白翻译效率。
在细胞应激下维持mRNA功效
研究人员还关注到，在衰老或肥胖条件下，细胞通常会经历高水平导致——特别是氧化应激，这会降低它们合成蛋白的能力。当将新设计的mRNA疗法应用于衰老和肥胖的临床前模型时，结果显示，与现有方法相比，蛋白产量和免疫反应显著提高。这项研究预计不仅适用于mRNA疫苗，还将适用于广泛的生物制药技术，包括基因疗法和免疫疗法。
韩国科学技术院（KAIST）生物与脑工程系Young-suk Lee教授表示：“这项研究通过分析大规模生物数据，确定了使mRNA能够更高效地产生蛋白的设计策略。这项技术将为确保mRNA疫苗和疗法在药物疗效可能下降的环境——例如老年人或肥胖患者——中仍然有效，提供重要的基础。”
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