mRNAワクチンとは
mRNA ワクチンは、RNA を体の細胞に移入して、インビトロで関連する修飾を行った後、タンパク質抗原を発現および産生します。これにより、体が抗原に対する免疫応答を引き起こすようになり、体の免疫能力が拡大します。[1,3].
図 1: mRNA ワクチンの直接注射の効果の模式図 [2]
mRNAワクチンの分類
mRNA ワクチンは 2 つのタイプに分類されます。非複製mRNAと自己増幅mRNA: 自己増幅 mRNA は、標的抗原をコードするだけでなく、細胞内 RNA 増幅およびタンパク質発現メカニズムを可能にする複製もコードします。非複製 mRNA ワクチンは標的抗原のみをコードし、5' および 3' 非翻訳領域 (UTR) を含みます。これらは、適応性と自然免疫、つまり in situ での抗原発現と危険信号伝達を包括的に刺激し、次のような用途があります。[2,3]
●適応力と自然免疫、すなわちin situでの抗原発現と危険信号伝達を総合的に刺激することができます。
●体液性エフェクター、細胞エフェクター、免疫記憶などの「バランスの取れた」免疫反応を誘導できます。
●ワクチン製剤の複雑さを増すことなく、異なる抗原を組み合わせることができます。
●ワクチン接種を繰り返すことで免疫力の継続的な向上が達成でき、保因者に対する免疫反応は全くまたはほとんどありません。
●熱に安定なmRNAワクチンにより、ワクチンの輸送と保管が簡素化できます。
図 2: mRNA ワクチンとその抗原発現機構の模式図 [4]
mRNAワクチンの特徴
従来のワクチンと比較して、mRNAワクチンは製造プロセスが簡単で、開発速度が速く、細胞培養が不要で、コストが低い。DNA ワクチンと比較して、mRNA ワクチンは核に入る必要がなく、宿主ゲノムに組み込まれるリスクがありません。半減期は修飾によって調整できます。
表 1: mRNA ワクチンの長所と短所
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| アドバンテージ | 欠点 |
| mRNAワクチン | 迅速な研究開発、ワクチン製造にかかる時間はわずか 40 日 | 不必要な免疫反応を引き起こす
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| mRNAは生理学的条件下で不安定で、分解しやすい | 治療上の突然変異の可能性を避けるためにゲノムに組み込まれません
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| 核局在化シグナル、転写は必要ありません。 | 安全核の有効性はまだ検証されていない
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図 3: mRNA ワクチンの生産と調製のフローチャート [4]
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mRNAワクチンの調製戦略の改善
mRNA 自体の安定性が低く、組織内でヌクレアーゼによって分解されやすいこと、細胞侵入効率が低いこと、翻訳効率が低いことなどにより、これらの欠陥により mRNA ワクチンの適用が制限されています。翻訳効率も非常に重要な役割を果たします。送達媒体は、ウイルスベクターと非ウイルスベクター（リポソーム、非リポソーム、ウイルス、ナノ粒子などを含む）に分類できます。したがって、適切な改善策が必要です。以下は、mRNA 調製の薬理学的改善戦略です。[2]
1 キャップ類似体を合成するか、キャッピング酵素を使用して mRNA を安定化し、真核生物の翻訳開始因子 4E (EIF4E) に結合することでタンパク質の翻訳を増加させます。
2 5'-非翻訳領域 (UTR) および 3'-UTR の要素を調整して、mRNA を安定化し、タンパク質の翻訳を増加させます。
3 Poly(A) テールを追加すると、mRNA が安定化し、タンパク質翻訳が増加します。
4 自然免疫活性化を低下させ、翻訳を増加させる修飾ヌクレオシド
5 RNase III による処理と高速タンパク質液体クロマトグラフィー (FPLC) 精製により、免疫活性化が低下し、翻訳が増加する可能性があります。
6 配列またはコドンを最適化して翻訳を増やす
7 翻訳開始因子の同時送達と翻訳と免疫原性を変化させるその他の方法
図 4: インビトロ転写 (IVT) mRNA の生成および構築プロセス [5]
プラスミド DNA の大量調製
プラスミド DNA の精製では、主に RNA、開環 DNA エンドトキシン、宿主タンパク質、宿主核酸などの夾雑物が除去され、通常は組換えプラスミドが大腸菌に形質転換されます。大腸菌を高密度発酵させ、固液分離し、大腸菌を回収します。次に大腸菌は、アルカリ溶解、遠心固液分離、溶解後の精密濾過清澄、限外濾過、清澄後の濃縮を経て、クロマトグラフィー精製される。
プラスミド DNA の精製:
Foregene 一般プラスミド ミニ キット
【1】苗鹤凡, 郭勇, 江新香。mRNAワクチン研究展および挑戦[J]。免疫学杂志、2016(05):446-449。
【2】パーディ N 、ホーガン MJ 、ポーター FW 他mRNA ワクチン — ワクチン学の新時代[J]。Nature Reviews Drug Discovery、2018 年。
【3】クランプス T.、エルバース K. (2017) RNA ワクチンの紹介。著：クランプス T.、エルバース K. (編) RNA ワクチン。Methods in Molecular Biology、vol 1499。Humana Press、ニューヨーク州ニューヨーク。
【4】マルギ G 、チャン C 、リー J 他感染症を制御するワクチン開発のための変革的技術としての mRNA [J]。分子療法、2019年。
【5】Sergio Linares-Fernández、Céline Lacroix、先天性/適応免疫応答のバランスをとるための mRNA ワクチンの調整、分子医学のトレンド、第 26 巻、第 3 号、2020 年、311 ～ 323 ページ。
投稿時間: 2021 年 8 月 5 日
