? 當(dāng)我們在介紹mRNA治療路徑時，很嚴(yán)肅的提到非常關(guān)鍵的第二步：進(jìn)入人體。

? 在這一步中除了要跨越人體的道道防線，還要能夠躲過免疫系統(tǒng)的攻擊，而后者是最難的。一個不被修飾的mRNA，會被我們的免疫系統(tǒng)直接識別，被攻擊在所難免。

? 怎么修飾？這就得研究mRNA的結(jié)構(gòu)了。

?舉一個很形象的例子——草船借箭。和草船類似，首先，mRNA有一個“船頭”，叫5’帽，進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯時，核糖體就是從這里開始的。其次，mRNA有一個“船尾”，叫3’尾，當(dāng)核糖體閱讀到這里時，就知道翻譯結(jié)束了。

?對于這一頭一尾的加強(qiáng)，就是第一類mRNA化學(xué)修飾——末端修飾。諸葛亮準(zhǔn)備青布、草束裝飾于船的兩舷，為借箭之戰(zhàn)的勝利打下基礎(chǔ)。

?在“船頭”通過5′–5′三磷酸鍵連接一個N7 -甲基鳥苷(m7G)，形成5′帽子修飾；而mRNA的3′尾會被加上50~200個核苷酸長度的poly(A)尾巴。這兩端化學(xué)修飾對mRNA的加工、出核、穩(wěn)定性和翻譯起到了重要的作用。

?但是，大家都能想到，這“船身”的加強(qiáng)才是更關(guān)鍵的，這就是第二類mRNA化學(xué)修飾——內(nèi)部修飾。

?正所謂工欲善其事，必先利其器。回顧整個行動，夜色、大霧、曹操的疑心、都起到了重要的作用，而諸葛亮成功收得十萬之箭的決定性因素是對船的修飾。

?mRNA這艘小船的“船身”大部分是由密碼子組成的，可以理解成一塊塊的“木板”。而每塊“木板”又都是有四個基本核苷酸中的三個組成。四個核苷酸是：胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G)、腺嘌呤(A)、尿苷(U)。所以，要想加強(qiáng)船身，就得在他們身上下功夫。

?最重要的修飾突破就在尿嘧啶(U)的身上發(fā)生了。1997年，兩位“諸葛亮”合作將尿嘧啶修改成了假尿嘧啶(Ψ)，這一修改的結(jié)果就是讓mRNA這艘船隱身了，不僅能躲過自身免疫系統(tǒng)的攻擊，而且船身更加堅固了，提高了運箭的能力。研究表明，這一修飾直接降低了由人體對于外來mRNA攻擊導(dǎo)致的炎癥發(fā)生，還讓蛋白合成的效率有極大提高。

?為了表彰他們在mRNA技術(shù)上做出開拓性貢獻(xiàn)，2021拉斯克(The Lasker Awards)臨床醫(yī)學(xué)研究獎授予了他們。要知道這個獎在業(yè)內(nèi)一直被稱為“諾獎風(fēng)向標(biāo)”。目前這一個研究成果正在新冠疫苗中被廣泛應(yīng)用。

?與DNA的化學(xué)修飾相比，RNA修飾更為豐富。從1951年首個RNA修飾(偽尿嘧啶)被發(fā)現(xiàn)以來，迄今共鑒定出160多種修飾，包括n6 -甲基腺苷(m6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、n4 -乙酰胞苷(ac4C)、n1 -甲基腺苷(m1A)、c和7-甲基鳥苷酸(m7G)。這些修飾構(gòu)成了一個相對未被探索的基因表達(dá)調(diào)控層，凸顯了RNA的復(fù)雜性和多樣性。修飾核苷的結(jié)構(gòu)多樣性在維持RNA穩(wěn)定性、翻譯、剪接等方面起著關(guān)鍵作用。這些修飾不但與mRNA的穩(wěn)定性與免疫原性相關(guān)，還具有調(diào)節(jié)多種疾病的發(fā)展和病理生理機(jī)制的重要作用。例如mRNA m5C修飾異常就與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，包括癌癥、自身免疫性疾病和動脈硬化等。

?當(dāng)下，對治療用mRNA的化學(xué)修飾也逐步由最初的增強(qiáng)穩(wěn)定性、降低清除率，向提高翻譯效率、改變編碼信息的方向發(fā)展。從mRNA化學(xué)修飾的商業(yè)角度出發(fā)，各大研發(fā)企業(yè)也在這個mRNA的關(guān)鍵步驟上集體發(fā)力。

可以預(yù)見的是在不遠(yuǎn)的未來，我們可以聽到更多關(guān)于mRNA化學(xué)修飾的好消息傳來。

再次感謝中國藥學(xué)會藥學(xué)服務(wù)專業(yè)委員會委員栗世鈾教授、中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點實驗室研究員王浩教授對《暢談mRNA技術(shù)全流程》系列文章內(nèi)容做出的貢獻(xiàn)。