综述:mRNA疫苗在抗感染性疾病中的应用潜力

【字体: 时间:2025年08月27日 来源:Microbial Biotechnology 5.2

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  这篇综述系统阐述了mRNA疫苗在病毒、细菌和寄生虫感染中的突破性进展,重点分析了其灵活设计、高免疫原性和快速临床转化优势(如COVID-19疫苗的CD4+/CD8+ T细胞应答),同时探讨了针对流感、HIV、结核分枝杆菌等病原体的优化策略(如sa-mRNA和LNPs递送系统)及当前挑战。

  

mRNA疫苗的革命性潜力

mRNA疫苗通过利用宿主细胞翻译病原体特异性抗原,成为传统疫苗的革新替代品。其核心优势在于设计灵活性、强免疫原性和快速开发能力,COVID-19大流行期间的成功应用更是凸显了这一平台对抗新发传染病的潜力。与亚单位蛋白疫苗相比,mRNA能诱导更全面的体液免疫和T细胞介导的免疫(包括CD4+和CD8+ T细胞),但针对细菌和寄生虫感染的研发仍滞后于病毒领域。

两大技术路线:非复制与自扩增mRNA

目前mRNA疫苗主要分为非复制型(nm-mRNA)和自扩增型(sa-mRNA)。前者通过核苷修饰(如m1Ψ)逃逸RNA传感器识别,减少炎症反应;后者则通过附加遗传元件实现细胞内复制,以更低剂量产生持久免疫应答。例如,0.01 μg剂量的sa-mRNA疫苗即可在小鼠中激发强效中和抗体,而流感多价疫苗mRNA-1010在III期临床试验中使HAI滴度突破1:160的保护阈值。

抗病毒应用的突破性进展

流感领域:编码血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)的mRNA-LNP疫苗表现出超越传统疫苗的性能。例如,H3抗原疫苗在小鼠中诱导的中和抗体滴度比MF59佐剂疫苗高10倍,而融合铁蛋白纳米颗粒的Flu-Fe疫苗则实现100%生存率。

其他RNA病毒:狂犬病毒(RABV)疫苗LVRNA001通过优化GC含量和poly(A)尾长度,在犬类中产生持久免疫;埃博拉病毒saRNA疫苗通过共表达GP和NP蛋白,在小鼠中实现无菌免疫;寨卡病毒mRNA-1893在I期试验中展现长达1年的抗体持续性。

DNA病毒:HSV-2三价mRNA疫苗(gC2/gD2/gE2)在豚鼠模型中阻止病毒潜伏于背根神经节,而猴痘疫苗BNT166通过编码A35R等4种抗原,正在开展I/II期临床试验。

细菌与寄生虫疫苗的挑战与机遇

针对抗生素耐药菌的mRNA疫苗成为研究热点。例如:

  • 结核分枝杆菌:ID91 saRNA疫苗通过异源初免-加强策略(mRNA prime/蛋白boost)使肺部菌载降低0.85 log10

  • 铜绿假单胞菌:PcrV+OprF-I双价疫苗在烧伤模型中实现100%生存率

  • 疟原虫:PfCSP mRNA疫苗诱导肝区记忆T细胞,使80%小鼠获得无菌保护

技术瓶颈与优化策略

当前挑战包括:

  1. 1.

    稳定性问题:冻干技术可将mRNA保质期延长至2年(4°C)

  2. 2.

    递送系统:除LNPs外,外泌体和杂化纳米颗粒等新型载体正在探索中

  3. 3.

    抗原设计:HA跨膜结构域修饰增强稳定性,NA催化位点突变降低酶活性但保留保护力

临床转化里程碑

RSV疫苗mRNA-1345成为首个非COVID-19的获批mRNA疫苗,III期数据显示其对下呼吸道疾病保护效力达84%。但需关注罕见不良反应(如心肌炎发生率<1/10,000),近期研究显示下一代疫苗mRNA-1283未报告相关病例。

未来方向

加速细菌疫苗研发(尤其是ESKAPE耐药菌)和解决中低收入国家可及性问题是关键。WHO技术转移计划正推动本地化生产,而序列工程(如CureVac的GC含量优化策略)有望进一步提升效价。这一平台或将重塑未来传染病防控格局。

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