mRNA 递送技术

信使 RNA (mRNA) 转染可以在体外和体内使用多种方法进行（例如，阳离子脂质介导递送法或电转染法)。值得注意的是，在临床研究中，可电离脂质纳米颗粒 (LNP) 已成为一种更理想的 mRNA 递送机制，因为与依赖阳离子脂质的方法相比，LNP 的毒性更低 [1]。

无论采用何种转染方法，mRNA 都可以在细胞质内直接翻译成蛋白质，因此不需要进入细胞核。该特点使 mRNA 转染比 DNA 质粒转染更简单、更快速、更有效 （图 1）。但是，由于 mRNA 停留在细胞质中，不会整合到宿主细胞基因组中，因此只会瞬时表达。

mRNA 具有简单、瞬时的特点，成为研究短期遗传效应或快速生产重组蛋白的更佳选择。在基因编辑实验中，Cas9 mRNA 的瞬时转染确保 CRISPR-Cas9 在细胞中仅在有限的时间内起作用，这可以减少脱靶效应。利用瞬时 mRNA 分子作为一种疫苗递送机制，去除了基因组整合的风险，更好地保证了患者的安全。

转染实验的 mRNA 分子设计必须经过认真探讨，以确保实验的成功和实验效率。不同 mRNA 区域的设计（包括 5’ 帽、3’ poly(A) 尾和非翻译区 (UTR)）将影响 mRNA 在细胞中的翻译和稳定性。

mRNA 递送技术的影响超出了基础研究范畴，在临床研究以及生物技术和生物制药环境下蛋白质的工业生产中具有极为重要的意义。

跳过 mRNA 递送机制中所需的进入细胞核的步骤不但提高了转染效率（特别是在原代和难以转染的细胞类型中），还减少了表达时间。其他优势包括实现表达的同质性和去除基因组整合的风险。

mRNA 递送技术的进步正在推动临床研究的各种突破。多年来对 mRNA 递送技术的深入研究得以实现对新冠病毒 mRNA 疫苗的成功部署，这有助于将 mRNA 视为广泛实验应用（包括免疫治疗、蛋白质替代和基因编辑）的关键工具。

免疫治疗和癌症治疗

随着新冠病毒疫苗的快速和成功部署，mRNA 递送技术已成为免疫治疗研发关注的焦点。利用 mRNA 作为疫苗接种的载体，患者自身即可产生抗原蛋白，从而进行相应的蛋白修饰和运输。此外，mRNA 疫苗产生非传染性颗粒，并去除了 DNA 疫苗中因基因组整合引起的突变风险。

mRNA 的 LNP 递送也不再需要病毒载体，因此不需要专门的生物安全实验室设施。与生物工程特异性蛋白相比，mRNA 序列也可以进行重新设计，以更容易地结合蛋白质变化 [2]。

除了在预防新冠病毒方面取得成功外，mRNA 递送技术在寨卡病毒、艾滋病毒 (HIV) 甚至某些癌症等其他疾病中的应用也在广泛的研究中 [3]。一个利用 mRNA 递送技术进行癌症治疗研究的常见的、激动人心的领域是CAR-T 细胞治疗。在这种特殊类型的靶向细胞治疗中，可以对提取的 T 细胞进行工程改造，使其表达能够靶向患者癌细胞上特异性抗原的受体，从而破坏这些细胞，达到治疗疾病的作用 [3]。

蛋白质替代

鉴于 mRNA 载体的安全性和简单性，及其确保快速有效率地产生蛋白质的能力，这项技术也正在成为蛋白质替代疗法的一种有前景的工具，其中蛋白质替代疗法涉及产生功能性蛋白质来取代有缺陷的分子。

治疗多种疾病的研究正在进行中，包括在囊性纤维化病例中基于 mRNA 的 CFTR 替代疗法和通过替代 VEGFA 蛋白治疗心力衰竭的方法 [3]。

基因编辑

在基因编辑实验（例如，TALENs 或 CRISPR-Cas9）中，mRNA 也可用于传输核酸酶。mRNA 的瞬时特性去除了宿主整合的风险，并且对于 Cas9，确保其仅在有限的时间内表达，从而减少脱靶效应。

赛默飞世尔科技提供 Invitrogen mMessage mMachine T7 转录试剂盒，用于在体外产生大量的优质 mRNA，同时提供Lipofectamine MessengerMAX，用于将 mRNA 有效且快速地递送到细胞中。

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