mRNA疫苗試驗(yàn)設(shè)計(jì)&美迪西mRNA腫瘤疫苗研發(fā)服務(wù)平臺(tái)

2025-05-14

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前言

近年來腫瘤免疫治療取得顯著進(jìn)展，尤其是基于mRNA技術(shù)的治療性疫苗，在臨床試驗(yàn)中展現(xiàn)出卓越療效，為腫瘤防治開辟新途徑。mRNA疫苗通過特異性抗原呈遞有效抑制腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，結(jié)合AI輔助預(yù)測(cè)系統(tǒng)，有望實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)體化疫苗設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)患者無進(jìn)展生存期。以免疫微環(huán)境調(diào)控為核心的精準(zhǔn)治療新范式，推動(dòng)腫瘤治療從“廣譜治療”向“個(gè)體化醫(yī)療”轉(zhuǎn)變。

美迪西基于成熟的技術(shù)平臺(tái)和經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)深耕mRNA腫瘤疫苗研發(fā)平臺(tái)，致力于為客戶提供更快速、更合規(guī)、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

mRNA疫苗試驗(yàn)設(shè)計(jì)啟示

mRNA抗呼吸道合胞病毒疫苗臨床前藥代及安全評(píng)價(jià)綱要 (IND-Enabling)

制劑分析方法
? RT-qPCR

生物分析方法
? RT-qPCR: mRNA
? ELISA: mRNA表達(dá)蛋白；mRNA疫苗免疫原性（效價(jià)）
? ELISPOT: IFN-γ水平

mRNA抗呼吸道合胞病毒疫苗臨床前藥代及安全評(píng)價(jià)綱要 (IND-Enabling).webp

制劑安全性研究
? 給藥部位刺激試驗(yàn)（結(jié)合重復(fù)給藥毒性試驗(yàn)進(jìn)行或單獨(dú)開展兔刺激性試驗(yàn)）
? 豚鼠主動(dòng)過敏試驗(yàn)
? 兔體外溶血試驗(yàn)

組織分布試驗(yàn)（大鼠）

LNP-mRNA臨床前藥代及安全評(píng)價(jià)綱要 (IND-Enabling)

制劑分析方法
? RiboGreen

生物分析方法
? qPCR: mRNA
? ELISA: mRNA表達(dá)蛋白
? ELISPOT: IFN-γ水平
? ECL: ADA

大鼠重復(fù)給藥GLP毒性試驗(yàn)

大鼠重復(fù)給藥GLP毒性試驗(yàn).webp

食蟹猴重復(fù)給藥GLP毒性試驗(yàn)

食蟹猴重復(fù)給藥GLP毒性試驗(yàn).webp

組織分布試驗(yàn)（大鼠）

安全藥理試驗(yàn)
? SD大鼠FOB, SD大鼠呼吸系統(tǒng)安全藥理，猴心血管系統(tǒng)安全藥理（伴隨）

腫瘤疫苗類型

一般來說根據(jù)制備技術(shù)，腫瘤疫苗可分為四類：細(xì)胞疫苗、肽類疫苗、病毒疫苗、和核酸疫苗。核酸疫苗是指含有由DNA或RNA編碼的抗原的疫苗。核酸疫苗是一個(gè)前景廣闊且極具吸引力的疫苗平臺(tái)，因?yàn)槠淇稍谝淮蚊庖咧凶⑸涠喾N抗原，并能夠誘導(dǎo)強(qiáng)烈的MHC-I介導(dǎo)的CD8+ T細(xì)胞應(yīng)答。與傳統(tǒng)疫苗相比，核酸疫苗已顯示出諸多優(yōu)勢(shì)，例如安全性、誘導(dǎo)針對(duì)目標(biāo)抗原的免疫應(yīng)答的特異性、可同時(shí)誘導(dǎo)體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答、生產(chǎn)成本相對(duì)較低以及易于制造。

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Different types of cancer vaccine platforms^[1]

mRNA腫瘤疫苗介紹&作用機(jī)制

mRNA腫瘤疫苗是一種基于mRNA的免疫療法，能夠編碼腫瘤相關(guān)抗原(TAA)或腫瘤特異性抗原(TSA)，通過誘導(dǎo)或增強(qiáng)有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)而起效。mRNA疫苗被抗原呈遞細(xì)胞內(nèi)吞并被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，由核糖體翻譯產(chǎn)生目標(biāo)抗原蛋白，經(jīng)過多種途徑刺激機(jī)體免疫反應(yīng)：

(1) MHC-I呈遞途徑
? 細(xì)胞內(nèi)抗原蛋白被蛋白酶體分解成抗原肽表位，通過I類主要組織相容性復(fù)合體 (MHC Class I) 運(yùn)送到細(xì)胞表面呈遞給CD8+ T細(xì)胞；活化的CD8+ T細(xì)胞具備細(xì)胞毒性，可特異性殺傷靶細(xì)胞

(2) MHC-II呈遞途徑
? 分泌的抗原蛋白可被細(xì)胞內(nèi)吞并降解，通過MHC-II類蛋白運(yùn)送至細(xì)胞表面呈遞給CD4+ T細(xì)胞；CD4+ T細(xì)胞通過促炎細(xì)胞因子激活吞噬細(xì)胞，增強(qiáng)其殺傷和吞噬靶細(xì)胞的能力，另一方面CD4+ T細(xì)胞可以共激活抗原特異性B細(xì)胞并誘導(dǎo)體液免疫反應(yīng)

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mRNA-based vaccine mode of action^[2]

mRNA腫瘤疫苗優(yōu)勢(shì)

mRNA腫瘤疫苗具有多種優(yōu)勢(shì)，如：
? 抗原選擇范圍廣
? 自佐劑：表現(xiàn)更強(qiáng)的免疫原性
? 安全性：不整合到基因組，安全性高于DNA疫苗
? 生物化學(xué)合成，生產(chǎn)過程無病毒感染風(fēng)險(xiǎn)
? 不依賴于細(xì)胞培養(yǎng)，構(gòu)建速度快，借助于人工智能、計(jì)算生物學(xué)、疫苗學(xué)等

已有臨床前和臨床研究證明mRNA疫苗具有抗癌的可行性。目前正在開發(fā)各種mRNA腫瘤疫苗用于各種癌癥治療。此外，個(gè)性化mRNA疫苗為精準(zhǔn)癌癥治療開辟了新的方向。隨著個(gè)性化腫瘤疫苗研究和臨床試驗(yàn)的不斷增加，開發(fā)針對(duì)不同類型腫瘤的mRNA疫苗的可能性日益增加。

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The advantages of mRNA vaccines in the context of cancer therapy^[3]

mRNA腫瘤疫苗挑戰(zhàn)

藥學(xué)研究階段
? 腫瘤新抗原的識(shí)別和篩選
? mRNA核酸序列設(shè)計(jì)和修飾
? 遞送系統(tǒng)優(yōu)化

臨床前研究階段
? 動(dòng)物模型選擇是核心和關(guān)鍵

mRNA腫瘤疫苗設(shè)計(jì)與優(yōu)化

典型的mRNA由一個(gè)兩側(cè)為5′非翻譯區(qū) (UTR) 的帽子、3′ 非翻譯區(qū) (UTR)、一個(gè)編碼mRNA腫瘤疫苗中癌癥抗原的開放閱讀框 (ORF) 和一個(gè)poly(A) 尾組成。mRNA的這些成分可以通過修飾來提高穩(wěn)定性、翻譯效率和免疫刺激特性。設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法包括編碼區(qū)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、非編碼區(qū)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化以及遞送形式的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

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mRNA structural elements^[1]

編碼腫瘤抗原的mRNA序列：

優(yōu)化mRNA的翻譯和穩(wěn)定性
? 5‘端加帽（5’Cap)和修飾：常見的如通過噬菌體聚合酶將帽類似物(m7GpppG)添加到mRNA的5‘端，提高mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率；
? 5‘-UTR和3’-UTR修飾：5‘-UTR和3’-UTR包含各種影響mRNA穩(wěn)定性、翻譯和定位的調(diào)控序列；
? 開放閱讀框架(ORF)中的密碼子優(yōu)化，提高mRNA的穩(wěn)定性、調(diào)控翻譯速度和蛋白質(zhì)產(chǎn)量；
? Poly(A) tail修飾：Poly(A) tail是基因表達(dá)的主要調(diào)節(jié)因子，通過與5‘ cap協(xié)同作用來調(diào)節(jié)mRNA的翻譯，并參與調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性。

免疫原性的調(diào)節(jié)
? 體外轉(zhuǎn)錄mRNA的純化、轉(zhuǎn)錄條件改變、核苷酸修飾、添加額外佐劑等。

疫苗佐劑（可選添加）：

? TLR激動(dòng)劑：如TLR4激動(dòng)劑MPLA、TLR7激動(dòng)劑Imiquimod；
? STING激動(dòng)劑；
? TriMix（一種編碼CD40配體、CD70和TLR4三種蛋白的雞尾酒mRNA）；
? 粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)；
? 一些mRNA載體，如陽(yáng)離子脂質(zhì)和魚精蛋白。

mRNA疫苗的遞送系統(tǒng):

脂質(zhì)納米顆粒(LNP)遞送系統(tǒng)
? 目前應(yīng)用最廣泛的mRNA遞送遞送，主要由可電離的氨基脂質(zhì)、聚乙二醇、磷脂和膽固醇組成；
? 帶負(fù)電荷的mRNA分子可以通過與帶正電荷的脂質(zhì)的靜電相互作用穩(wěn)定地輸送到包裹在內(nèi)核中，而不受細(xì)胞外RNase和內(nèi)體的酶降解。

聚合物載體納米遞送系統(tǒng)
? 多聚體或基于聚合物的核酸載體與LNPs相似，因?yàn)槎嗑垠w也可以帶正電荷，并通過與mRNA的靜電相互作用來轉(zhuǎn)染mRNA；
? 常用的聚合物遞送系統(tǒng)如聚乙烯亞胺(PEI)、聚l-賴氨酸(PLL)、聚酰胺胺(PAMAM)、聚β-氨基酯(PBAE)、氨基聚酯。

基于多肽的遞送系統(tǒng)
? 某些帶正電荷的氨基酸能夠通過靜電相互作用吸附mRNA，以及細(xì)胞穿透肽(CPPs)能夠快速內(nèi)化穿過生物膜；
? 魚精蛋白是一種典型的多肽載體，除了穩(wěn)定地結(jié)合mRNA進(jìn)行遞送外，還可以作為佐劑來激活TLR7/8以誘導(dǎo)先天性免疫反應(yīng)。

混合納米顆粒遞送系統(tǒng)
? mRNA癌癥疫苗的遞送還可使用多種組分混合制成的載體，例如脂質(zhì)、聚合物、肽、外泌體和細(xì)胞膜等；
? 脂質(zhì)/聚合物雜化納米粒（LPHNs）：一般由可電離脂質(zhì)、疏水聚合物和聚乙二醇脂質(zhì)組成，可以通過組分和比例優(yōu)化實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)染效率；
? 陽(yáng)離子納米乳（CNEs）：由脂質(zhì)和聚合物組成的水包油遞送載體。

病毒載體遞送系統(tǒng)
? 如腺病毒、甲病毒、仙臺(tái)病毒、黃病毒和小核糖核酸病毒被用于mRNA的遞送。

DC細(xì)胞遞送系統(tǒng)
? DC是早期疫苗研究的重要遞送工具，可以通過電穿孔將主要編碼抗原的mRNA有效地導(dǎo)入DC細(xì)胞。

裸mRNA
? 直接注射裸mRNA：由于快速降解和細(xì)胞攝取較差，遞送裸mRNA效率低下。

mRNA腫瘤疫苗體外評(píng)價(jià)（質(zhì)量控制）

原液質(zhì)控：mRNA鑒定包括外觀、鑒別、pH值、序列長(zhǎng)度、序列完整性及準(zhǔn)確性、含量、加帽率、加尾結(jié)構(gòu)或長(zhǎng)度和純度等指標(biāo)。

成品質(zhì)控：成品階段除常規(guī)的疫苗外觀、裝量、pH值、安全性和效力項(xiàng)目外，質(zhì)控項(xiàng)目主要針對(duì)mRNA鑒定（鑒別、含量、純度、完整性），遞送系統(tǒng)各組分鑒定（鑒別、含量），制劑特性項(xiàng)目[包封率、納米顆粒粒徑、分散系數(shù)（PDI）、Zeta 電位] 以及工藝相關(guān)雜質(zhì)殘留（有機(jī)溶劑等）3個(gè)部分。

案例分享-FACS分析細(xì)胞因子

案例分享-FACS分析細(xì)胞因子.webp

mRNA腫瘤疫苗臨床前研究

概念驗(yàn)證測(cè)試：mRNA疫苗的臨床前開發(fā)需驗(yàn)證其活性和機(jī)制。體外實(shí)驗(yàn)通過共培養(yǎng)T細(xì)胞（來自PBMC或全血）與表達(dá)TAA的腫瘤細(xì)胞系進(jìn)行。對(duì)于靶向TSA的個(gè)性化疫苗，因TSA的患者特異性，通常采用多種體外方法，如新抗原的PBMC培養(yǎng)評(píng)估，替代商業(yè)上難以獲取的合成TSA腫瘤細(xì)胞系。

動(dòng)物模型選擇：動(dòng)物模型對(duì)評(píng)估m(xù)RNA疫苗的安全性和活性至關(guān)重要。通過評(píng)估疫苗接種后的抗腫瘤效果、存活率和免疫反應(yīng)，深入了解作用機(jī)制。評(píng)估聯(lián)合應(yīng)用mRNA疫苗和檢查點(diǎn)抑制劑的效果，支持未來可能的聯(lián)合治療。

模型選擇策略：

? 通用型腫瘤疫苗，確認(rèn)靶點(diǎn)同源性后，使用鼠源模型
? 個(gè)性化腫瘤疫苗，使用鼠源腫瘤細(xì)胞構(gòu)建個(gè)性化疫苗，用鼠源模型驗(yàn)證
? 有MHC限制性的腫瘤疫苗，使用HLA人源化免疫健全小鼠
? 使用靶點(diǎn)人源化小鼠腫瘤細(xì)胞完成概念驗(yàn)證
? 使用HSC免疫系統(tǒng)人源化動(dòng)物模型進(jìn)行藥效驗(yàn)證

體內(nèi)概念驗(yàn)證研究：體內(nèi)概念驗(yàn)證研究旨在確定活性劑量范圍和最佳給藥方案。通過在小鼠腫瘤模型中評(píng)估抗腫瘤作用、存活率、免疫反應(yīng)或細(xì)胞因子誘導(dǎo)，全面了解mRNA疫苗效果，建立免疫原性模型，為臨床試驗(yàn)提供關(guān)鍵信息。

給藥途徑：給藥途徑影響mRNA疫苗的生物分布、持續(xù)性、活性持續(xù)時(shí)間和劑量反應(yīng)。抗原提呈細(xì)胞對(duì)mRNA疫苗的攝取、表達(dá)和呈遞程度因注射途徑而異，進(jìn)而影響疫苗的效力和免疫刺激區(qū)域。

mRNA疫苗的主要給藥策略包括：

? 皮下注射
? 皮內(nèi)注射
? 結(jié)節(jié)內(nèi)注射
? 肌肉注射
? 靜脈注射
? 腫瘤內(nèi)注射
? 鞘內(nèi)注射

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Different strategies for the administration of mRNA vaccines^[4]

安全性評(píng)價(jià)：安全性評(píng)價(jià)是RNA腫瘤疫苗臨床前開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用嚴(yán)格的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并且符合GLP標(biāo)準(zhǔn)，確保試驗(yàn)的科學(xué)性以及合規(guī)性。使用適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型模擬人體生理和免疫反應(yīng)，評(píng)估m(xù)RNA疫苗的潛在毒性，重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)物的臨床表現(xiàn)、體溫變化、相關(guān)的炎癥反應(yīng)、，尤其關(guān)注疫苗的遞送系統(tǒng)對(duì)肝臟，脾臟等免疫系統(tǒng)或組織的影響，以及對(duì)免疫相關(guān)指標(biāo)如淋巴細(xì)胞表型、細(xì)胞因子、急性反應(yīng)期蛋白水平（α1和α2）等的影響，為后續(xù)臨床試驗(yàn)提供充分參考。

總結(jié)

mRNA腫瘤疫苗在癌癥治療領(lǐng)域顯示出巨大的潛力和希望。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和臨床驗(yàn)證的深入，mRNA疫苗已成為一種引人注目的治療選擇。盡管mRNA疫苗在實(shí)驗(yàn)室和早期臨床階段顯示出希望，但它們?nèi)悦媾R一些挑戰(zhàn)，包括穩(wěn)定性、遞送系統(tǒng)和免疫原性的問題。未來的研究需要解決這些局限性，例如通過優(yōu)化mRNA序列、改進(jìn)遞送載體和增強(qiáng)疫苗的穩(wěn)定性來提高疫苗的效果和安全性。

mRNA技術(shù)的靈活性和可擴(kuò)展性使其在未來的癌癥治療中具有廣闊的應(yīng)用前景。結(jié)合其他治療方法，如免疫檢查點(diǎn)抑制劑，mRNA疫苗可能提供更有效的治療方案。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和深入了解mRNA疫苗的生物學(xué)機(jī)制，未來可能會(huì)有更多創(chuàng)新疫苗問世，為癌癥患者提供更多治療選擇。

美迪西具有領(lǐng)先的mRNA腫瘤疫苗研發(fā)服務(wù)平臺(tái)，可為mRNA腫瘤疫苗的開發(fā)提供高效優(yōu)質(zhì)的解決方案，為各類新型生物技術(shù)藥及疫苗的安全性和有效性評(píng)價(jià)提供全方位支持！

參考文獻(xiàn):
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mRNA 腫瘤疫苗