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近年來,體外轉錄(ivt)mRNA技術在新冠疫苗等領域大放異彩,展現出巨大的臨床潛力。
在傳統認知中,一條能夠被有效翻譯的典型真核mRNA必須具備幾個關鍵的結構特征:5′ cap、5′UTR、開放閱讀框(含起始和終止密碼子)、3′UTR以及3′poly(A)尾。
但今日,《自然·生物醫學工程》雜志發表的一篇論文卻狠狠地顛覆了這個觀點。
蘇黎世大學和BioNTech SE科研團隊首次顛覆性證實,完全缺乏這些結構的“極簡”化學合成短RNA(ChemRNA)也能在免疫細胞中被高效翻譯,并強效誘導抗原特異性CD8+T細胞反應,為個性化癌癥疫苗提供了一種革命性的高通量生產平臺。
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研究者首先在體外測試了一種經典的免疫學模型抗原表位,H-2Kb限制性SIINFEKL表位。實驗意外發現,去掉3′poly(A)尾和5′cap的短RNA,刺激特異性識別該表位的OT-1 T細胞時,激活能力竟然完全不亞于含有這些結構的傳統ivtRNA。
研究者反復測試不同結構組合,最終設計出了一段僅有27個核苷酸長度的ChemRNA,結構為5′-OH-AUG-編碼序列-3′-OH,甚至沒有終止密碼子,但它仍舊能夠非常高效地刺激T細胞。
為了證明該技術在人體細胞中的有效性,研究團隊提取了來自HLA-A2陽性或HLA-B7陽性健康捐獻者的外周血單個核細胞(PBMCs)。結果顯示,編碼流感病毒和巨細胞病毒(CMV)表位的ChemRNA,成功刺激了這些人類樣本中抗原特異性CD8+T細胞的顯著增殖。
接下來,研究者測試了這一技術在抗腫瘤領域的潛力。研究者選擇了小鼠MC38結直腸癌的兩個突變表位Adpgk和Rpl18,以及人類腫瘤表位MART-1進行測試。
實驗結果顯示,編碼這些突變抗原的ChemRNA在誘導T細胞活化方面的表現,不僅與傳統的ivt mRNA相當,針對Rpl18表位時甚至展現出更優的活性;在針對人類腫瘤表位MART-1進行測試時,ChemRNA誘導特異性T細胞增殖的效果也顯著優于直接使用傳統合成肽。
研究者將ChemRNA制作成RNA-脂質復合物,給B16/OVA黑色素瘤小鼠模型進行靜脈注射接種。實驗結果顯示,接種ChemRNA的小鼠引發了強烈的先天免疫和適應性免疫反應,其在控制腫瘤生長和顯著延長小鼠生存期方面的效果,與注射傳統ivt mRNA的小鼠高度一致。
研究者分析機制發現,盡管ChemRNA結構“極簡”,但它們的翻譯仍舊被核糖體驅動。有趣的是,ChemRNA在免疫細胞中能被高效翻譯和呈遞,但在癌細胞中翻譯效率極低,除非受到干擾素刺激否則無法高效呈遞。
研究者猜測,這或許意味著免疫系統可能擁有某種特殊的翻譯機制,能夠敏銳地捕捉并利用來自病原體的、缺乏哺乳動物特征的“缺陷”或非編碼RNA來生成MHC I類抗原表位。
該研究具有兩方面的重大指導意義。在基礎理論上,它拓展了科學界對于MHC I類抗原呈遞系統的認知,提示了體內異常轉錄或外源病原體帶來的非規范RNA,都可以成為免疫系統識別的靶點。
在臨床藥物開發上,ChemRNA為個性化癌癥疫苗掃清了“生產時效性”的重大障礙。相較于傳統酶促反應,ChemRNA利用成熟的固相寡核苷酸合成技術,能夠實現高通量、多序列并行生產。這種生產模式的轉變,將個性化疫苗的制備標準從“大規模單一序列生產”重新定義為“針對患者的高速、多樣化小批量定制”,為未來更快速、更具擴展性的精準癌癥免疫療法鋪平了道路。
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參考資料:
[1]Frei, J., Eisel, D., Jarzebska, N.T. et al. Chemically synthesized, non-capped and non-polyadenylated peptide-coding RNA efficiently induces antigen-specific CD8 T cells. Nat. Biomed. Eng (2026). https://doi.org/10.1038/s41551-026-01738-z
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本文作者丨代絲雨
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