摘要：mRNA 技術(shù)因新冠疫苗家喻戶曉，但它的潛力遠(yuǎn)不止于此。澳大利亞研究團隊發(fā)現(xiàn)，通過 mRNA 轉(zhuǎn)染中國倉鼠卵巢（CHO）細(xì)胞，能快速生產(chǎn)治療性抗體。這種方法無需構(gòu)建穩(wěn)定細(xì)胞系，30 分鐘即可啟動蛋白表達(dá)，比傳統(tǒng)質(zhì)粒 DNA 轉(zhuǎn)染快數(shù)小時，還能避免基因組整合風(fēng)險。實驗中成功生產(chǎn)出貝伐珠單抗，驗證了其高保真度和實用性。這項技術(shù)有望縮短生物藥研發(fā)周期，為快速應(yīng)對疾病爆發(fā)、生產(chǎn)毒性蛋白提供新方案，重塑生物制造行業(yè)格局。

一、生物制造的 “慢節(jié)奏” 困境

長期以來，生物藥（尤其是抗體藥物）的生產(chǎn)一直面臨 “耗時久、流程繁” 的難題。目前主流采用的中國倉鼠卵巢（CHO）細(xì)胞生產(chǎn)體系，需要先構(gòu)建穩(wěn)定細(xì)胞系—— 將目標(biāo)蛋白的基因整合到 CHO 細(xì)胞基因組中。這個過程技術(shù)復(fù)雜、耗力耗時，通常需要 6 到 12 個月才能達(dá)到足夠的生產(chǎn)水平。

為了加快速度，行業(yè)常用質(zhì)粒 DNA（pDNA）瞬時轉(zhuǎn)染技術(shù)，但它也有短板：轉(zhuǎn)染效率不穩(wěn)定，在非分裂細(xì)胞中表現(xiàn)不佳，且需要進入細(xì)胞核才能啟動轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致蛋白表達(dá)延遲。這些瓶頸讓生物藥研發(fā)和生產(chǎn)周期漫長，難以快速響應(yīng)突發(fā)疾病或個性化治療需求。

二、mRNA 技術(shù)：生物制造的 “新選手”

mRNA（信使 RNA）的出現(xiàn)，為解決這一困境帶來了新希望。與 DNA 不同，mRNA 無需進入細(xì)胞核，進入細(xì)胞質(zhì)后可直接被核糖體翻譯為蛋白質(zhì)，跳過了轉(zhuǎn)錄步驟，能快速啟動蛋白表達(dá)。

這種特性讓 mRNA 在疫苗領(lǐng)域大獲成功，而澳大利亞研究團隊則首次系統(tǒng)探索了它在生物制造中的應(yīng)用。他們設(shè)計的 mRNA 包含 5' 帽結(jié)構(gòu)、非翻譯區(qū)（UTR）、密碼子優(yōu)化的編碼區(qū)和多聚腺苷酸尾，確保其在 CHO 細(xì)胞中高效表達(dá)。

更關(guān)鍵的是，mRNA 可精準(zhǔn)編碼幾乎任何目標(biāo)蛋白，還能實現(xiàn)順序或條件性表達(dá)，靈活性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法。實驗顯示，mRNA 轉(zhuǎn)染到 CHO 細(xì)胞后，無需漫長的細(xì)胞系構(gòu)建，就能快速啟動抗體合成，從 “準(zhǔn)備” 到 “產(chǎn)出” 的流程被大幅壓縮。

三、實驗驗證：mRNA vs 傳統(tǒng)方法，優(yōu)勢一目了然

研究團隊以增強型綠色熒光蛋白（eGFP）為報告基因，優(yōu)化了 mRNA 轉(zhuǎn)染條件。通過實驗設(shè)計（DOE）發(fā)現(xiàn)，每 100 萬個細(xì)胞使用 2μg mRNA 和 4μL 轉(zhuǎn)染試劑時，能在保證細(xì)胞活力（≥80%）的前提下，實現(xiàn)最高的蛋白表達(dá)量（圖 2）。

隨后，團隊將 mRNA 轉(zhuǎn)染與質(zhì)粒 DNA 轉(zhuǎn)染、穩(wěn)定細(xì)胞系的表現(xiàn)進行了直接對比。結(jié)果令人驚喜：mRNA 轉(zhuǎn)染后 30 分鐘就檢測到 eGFP 熒光，達(dá)到峰值的 6-8 小時，而質(zhì)粒 DNA 轉(zhuǎn)染需要 3-4 小時才出現(xiàn)表達(dá)，24 小時才達(dá)峰值（圖 3）。

雖然 mRNA 的表達(dá)持續(xù)時間不如質(zhì)粒 DNA 長久，但前期表達(dá)速度優(yōu)勢明顯，能快速獲得目標(biāo)蛋白，這對于需要快速迭代的藥物研發(fā)階段至關(guān)重要。

四、實戰(zhàn)檢驗：成功生產(chǎn)治療性抗體貝伐珠單抗

為了驗證 mRNA 技術(shù)在實際生物制造中的可行性，研究團隊選擇了臨床常用的治療性抗體 —— 貝伐珠單抗（用于治療多種癌癥）作為目標(biāo)產(chǎn)物。他們設(shè)計了編碼貝伐珠單抗重鏈和輕鏈的兩種 mRNA，按 1:1 比例混合轉(zhuǎn)染 CHO-S 細(xì)胞。

Western blot 分析顯示，轉(zhuǎn)染后 96 小時，細(xì)胞上清液中檢測到完整的貝伐珠單抗（約 150kDa），還原條件下可分離出重鏈（約 50kDa）和輕鏈（約 25kDa），證明抗體正確組裝并分泌（圖 4a）。

濃度檢測顯示，mRNA 轉(zhuǎn)染后 24 小時就出現(xiàn)貝伐珠單抗，72 小時后快速上升；而質(zhì)粒 DNA 轉(zhuǎn)染 48 小時才檢測到抗體（圖 4b）。更重要的是，mRNA 生產(chǎn)的抗體在結(jié)構(gòu)和功能上與傳統(tǒng)方法一致，保證了治療的可靠性。

五、生產(chǎn)機制揭秘：1.7 小時完成從轉(zhuǎn)染到分泌

為了搞清楚 mRNA 生產(chǎn)抗體的完整流程，團隊通過 qPCR、質(zhì)譜和表面等離子體共振（SPR）技術(shù)，追蹤了 mRNA 進入細(xì)胞后的動態(tài)變化（圖 5a）。

結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)染后 15 分鐘，細(xì)胞內(nèi)就能檢測到 mRNA，30 分鐘達(dá)到峰值，24 小時后基本降解；細(xì)胞內(nèi)抗體在 30 分鐘開始合成，12 小時達(dá)峰；而分泌到細(xì)胞外的抗體在 3 小時首次出現(xiàn)，48 小時后積累量趨于穩(wěn)定。

通過延遲 Gompertz 模型分析，mRNA 轉(zhuǎn)染到抗體分泌的平均延遲僅 1.7 小時（90% 置信區(qū)間 0.96-2.6 小時），最大理論產(chǎn)量達(dá) 23.8μg/mL（圖 5c）。這一過程既快速又可預(yù)測，為工業(yè)化生產(chǎn)的工藝優(yōu)化提供了明確依據(jù)。

六、mRNA 生物制造的優(yōu)勢與未來挑戰(zhàn)

與傳統(tǒng)方法相比，mRNA 技術(shù)的優(yōu)勢十分突出：一是速度快，無需細(xì)胞系構(gòu)建，30 分鐘啟動表達(dá)，大幅縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期；二是安全性高，不整合到宿主基因組，避免插入突變風(fēng)險；三是靈活性強，可快速設(shè)計編碼不同蛋白，支持個性化治療和突發(fā)疾病應(yīng)對；四是純度高，低分子量雜質(zhì)少，簡化下游純化流程。

但它也存在局限性：mRNA 本身不穩(wěn)定，容易被核酸酶降解，導(dǎo)致表達(dá)持續(xù)時間較短；生產(chǎn)成本目前高于質(zhì)粒 DNA；轉(zhuǎn)染試劑的毒性可能影響細(xì)胞活力，進而限制產(chǎn)量。這些問題需要通過 RNA 修飾、優(yōu)化非翻譯區(qū)、開發(fā)新型轉(zhuǎn)染試劑等方式逐步解決。

七、重塑生物制造格局，應(yīng)用前景廣闊

mRNA 技術(shù)在生物制造中的突破，具有里程碑意義。它不僅能加速抗體藥物、重組蛋白等生物藥的研發(fā)進程，還能應(yīng)用于毒性蛋白生產(chǎn)（短期表達(dá)可避免細(xì)胞損傷）、個性化療法（快速定制患者專屬藥物）、突發(fā)傳染病應(yīng)對（快速生產(chǎn)中和抗體）等場景。

未來，隨著技術(shù)優(yōu)化，mRNA 有望成為生物制造的 “前端平臺”，與穩(wěn)定細(xì)胞系生產(chǎn)形成互補：前期研發(fā)和小批量生產(chǎn)用 mRNA 技術(shù)快速推進，大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)則采用穩(wěn)定細(xì)胞系保證產(chǎn)量。這種組合模式將大幅提升生物藥研發(fā)效率，降低成本，讓更多患者能用上價格可及的生物藥。

從疫苗到生物制造，mRNA 技術(shù)的跨界應(yīng)用不斷拓展。這項曾因新冠疫苗走紅的技術(shù)，正以其獨特的優(yōu)勢，改寫生物制藥的規(guī)則，為醫(yī)療健康領(lǐng)域帶來更多可能。相信在不久的將來，我們會看到更多基于 mRNA 技術(shù)的生物藥更快、更安全地走進臨床。

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