文獻(xiàn)題目：mRNA vaccines: immunogenicity and quality characteristics（mRNA疫苗：免疫原性與質(zhì)量特征）

發(fā)表期刊：

Journal of Nanobiotechnology

發(fā)表時(shí)間：2025年11月27日在線發(fā)表

作者團(tuán)隊(duì)：中檢院呼吸病毒疫苗室權(quán)婭茹等

摘要：mRNA疫苗技術(shù)平臺(tái)近年來(lái)發(fā)展迅速，已成為疫苗研發(fā)的重要方向?；陉P(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQAs）建立質(zhì)量控制平臺(tái)是保障疫苗效力和安全性的基礎(chǔ)。本文系統(tǒng)探討了mRNA疫苗的關(guān)鍵質(zhì)量屬性及其對(duì)疫苗免疫原性的影響，介紹了mRNA疫苗的技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵質(zhì)量控制項(xiàng)目及其意義和免疫原性指標(biāo)，并論述了研究關(guān)鍵質(zhì)量屬性與免疫原性相關(guān)性的重要性。

（目前該文章為在線優(yōu)先出版狀態(tài)，尚未正式出版，部分圖片無(wú)法查看，正文內(nèi)容以文字形式供大家參考）

背景

盡管mRNA疫苗發(fā)展迅猛，但作為前沿醫(yī)療產(chǎn)品，其質(zhì)量屬性的研究與有效控制直接關(guān)系到疫苗的安全性、有效性和質(zhì)量一致性。目前行業(yè)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題包括：

• 關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQAs）的界定與控制標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同技術(shù)路線的疫苗缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量評(píng)估體系；

• 質(zhì)量屬性與免疫原性之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制尚未完全闡明，難以通過(guò)質(zhì)量指標(biāo)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)疫苗的臨床效果；

• 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)（如雙鏈RNA、DNA殘留等）對(duì)免疫效果和安全性的影響需要深入評(píng)估；

• 遞送系統(tǒng)的優(yōu)化與質(zhì)量控制成為提升疫苗性能的關(guān)鍵瓶頸。

  因此，系統(tǒng)梳理mRNA疫苗的質(zhì)量控制要點(diǎn)，解析其與免疫原性的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)于推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、保障產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

研究結(jié)果解讀

（一）mRNA疫苗的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQAs）：三大核心維度

關(guān)鍵質(zhì)量屬性是保障mRNA疫苗安全有效的基礎(chǔ)，根據(jù)中國(guó)CDE、美國(guó)USP等指南，主要分為三大類，每一類都直接影響疫苗的最終性能。

1.mRNA分子特征：疫苗的"核心骨架"

mRNA分子的結(jié)構(gòu)完整性和純度是決定其能否有效發(fā)揮作用的前提，核心包括五大組成部分：5'帽結(jié)構(gòu)、5'非翻譯區(qū)（UTR）、編碼序列（CDS）、3'非翻譯區(qū)（UTR）和多聚腺苷酸（poly(A)）尾。

5'帽結(jié)構(gòu)：相當(dāng)于mRNA的"保護(hù)帽"，不僅能啟動(dòng)翻譯，還能保護(hù)mRNA免受核酸酶降解。研究表明，Cap1結(jié)構(gòu)（通過(guò)三核苷酸帽類似物合成）能有效避免先天免疫識(shí)別，比Cap0結(jié)構(gòu)具有更高的翻譯效率。目前主流的加帽方法有兩種：酶法加帽反應(yīng)特異性高，但步驟繁瑣；共轉(zhuǎn)錄加帽（如第三代CleanCap?技術(shù)）效率可達(dá)94%以上，已成為行業(yè)主流。

poly(A)尾長(zhǎng)度：作為mRNA的"穩(wěn)定性調(diào)節(jié)器"，長(zhǎng)度通常在50-250 nt之間。它通過(guò)與多聚腺苷酸結(jié)合蛋白（PABP）結(jié)合形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，既增強(qiáng)mRNA穩(wěn)定性，又能提升翻譯效率。實(shí)驗(yàn)顯示，100 nt的poly(A)尾比64 nt的表達(dá)效率高700倍，而分段poly(A)尾（如poly(A)2×60_6）能顯著降低質(zhì)粒重組率，提升mRNA產(chǎn)量。

核苷酸修飾：解決mRNA免疫原性問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。Katalin Karikó團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，用假尿苷（Ψ）或N1-甲基假尿苷（m1Ψ）替代尿苷，可顯著降低mRNA被模式識(shí)別受體（PRRs）識(shí)別的概率，同時(shí)提升翻譯效率。這一突破為mRNA疫苗的成功奠定了基礎(chǔ)，也讓兩位科學(xué)家獲得了2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。實(shí)際應(yīng)用中，使用m1Ψ修飾的BNT162b2和mRNA-1273疫苗效率超過(guò)90%，而未使用修飾核苷酸的CureVac CVnCoV疫苗效率僅為48.2%。

完整性與純度：完整的mRNA（>4000 nt）能在樹突狀細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)抗原72小時(shí)，誘導(dǎo)的抗體滴度是片段化mRNA（<2000 nt）的5-7倍。而純度控制的核心是去除雙鏈RNA（dsRNA）、RNA:DNA雜合體等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能引發(fā)過(guò)度免疫反應(yīng)，影響疫苗安全性。

2.遞送系統(tǒng)特性：mRNA的"運(yùn)輸載體"

目前mRNA疫苗最常用的遞送系統(tǒng)是脂質(zhì)納米顆粒（LNP），其組成和理化性質(zhì)直接決定了mRNA的體內(nèi)遞送效率和靶向性，典型LNP由四種脂質(zhì)組成：可電離脂質(zhì)、PEG化脂質(zhì)、輔助脂質(zhì)和膽固醇。

脂質(zhì)組成：可電離脂質(zhì)是核心成分（摩爾占比50%左右），其pKa值（6.6-6.9為最佳免疫原性范圍）決定了pH響應(yīng)性和內(nèi)體逃逸效率。輝瑞疫苗使用的ALC-0315和Moderna疫苗使用的SM-102都是性能優(yōu)異的可電離脂質(zhì)。PEG化脂質(zhì)能減少顆粒聚集，但含量過(guò)高會(huì)影響遞送效率；膽固醇和輔助脂質(zhì)（如DSPC）則負(fù)責(zé)維持LNP結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

理化性質(zhì)：粒徑在80-100 nm的LNP能高效靶向淋巴結(jié)和抗原呈遞細(xì)胞，是mRNA疫苗的最優(yōu)選擇。表面電荷方面，生理pH下呈弱負(fù)電的LNP循環(huán)時(shí)間更長(zhǎng)，而酸性環(huán)境下的質(zhì)子化能促進(jìn)mRNA釋放。包封效率是關(guān)鍵指標(biāo)，Ribogreen熒光染料法是目前的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，高包封效率能有效保護(hù)mRNA免受核酸酶降解。

實(shí)際案例：Moderna的mRNA-1273疫苗采用80-100 nm的LNP，48小時(shí)內(nèi)即可在淋巴結(jié)達(dá)到峰值濃度；輝瑞的BNT162b2通過(guò)優(yōu)化LNP的脂質(zhì)比例（可電離脂質(zhì)47.3%、PEG脂質(zhì)1.7%、DSPC9.6%、膽固醇41.4%），實(shí)現(xiàn)了高效的體內(nèi)遞送和免疫激活。

3.通用注射劑參數(shù)：疫苗的"基礎(chǔ)保障"

包括外觀、滲透壓、無(wú)菌性、pH值等常規(guī)指標(biāo)，雖然看似基礎(chǔ)，但直接關(guān)系到疫苗的安全性和使用體驗(yàn)。例如，無(wú)菌性控制不當(dāng)可能引發(fā)感染，pH值偏離生理范圍會(huì)導(dǎo)致局部炎癥反應(yīng)，這些都是疫苗上市前必須嚴(yán)格把控的質(zhì)量要點(diǎn)。

（二）mRNA疫苗的免疫原性：先天免疫與適應(yīng)性免疫的協(xié)同作用

疫苗的核心價(jià)值在于誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答，mRNA疫苗通過(guò)激活先天免疫和適應(yīng)性免疫的協(xié)同作用，形成持久的免疫保護(hù)。

1.先天免疫：免疫應(yīng)答的"啟動(dòng)器"

mRNA疫苗通過(guò)LNP載體和mRNA分子共同激活先天免疫系統(tǒng)，主要依賴模式識(shí)別受體（PRRs）識(shí)別核酸成分：

• LNP中的可電離脂質(zhì)（如ALC-0315）能激活TLR4或NLRP3炎癥小體，促進(jìn)IL-1β、IL-6等細(xì)胞因子釋放；

• 未修飾的單鏈mRNA被內(nèi)體TLR7/8識(shí)別，觸發(fā)I型干擾素分泌，驅(qū)動(dòng)樹突狀細(xì)胞成熟；

• 少量dsRNA雜質(zhì)可被胞質(zhì)RIG-I/MDA5識(shí)別，進(jìn)一步放大干擾素信號(hào)。

先天免疫的激活是一把"雙刃劍"：適度激活能促進(jìn)Th1極化和記憶細(xì)胞形成，過(guò)度激活則可能導(dǎo)致發(fā)熱、局部炎癥甚至心肌炎等不良反應(yīng)。通過(guò)優(yōu)化LNP成分和mRNA修飾，可精準(zhǔn)調(diào)控先天免疫激活強(qiáng)度，平衡疫苗效力和安全性。

2.適應(yīng)性免疫：持久保護(hù)的"核心力量"

適應(yīng)性免疫包括體液免疫和細(xì)胞免疫，是mRNA疫苗發(fā)揮長(zhǎng)期保護(hù)作用的關(guān)鍵：

體液免疫：mRNA疫苗通過(guò)編碼病原體特異性抗原，激活B細(xì)胞發(fā)生體細(xì)胞高頻突變和親和力成熟，產(chǎn)生高親和力中和抗體和記憶B細(xì)胞。臨床數(shù)據(jù)顯示，BNT162b2疫苗兩劑接種后，中和抗體滴度是康復(fù)者血清的2.8倍；針對(duì)RSV的LC2DM-LNP疫苗誘導(dǎo)的中和抗體滴度是傳統(tǒng)疫苗的4倍。此外，生發(fā)中心的激活狀態(tài)直接影響抗體質(zhì)量，mRNA的核苷酸修飾能減少炎癥干擾，優(yōu)化生發(fā)中心反應(yīng)效率。

細(xì)胞免疫：激活CD4+和CD8+T細(xì)胞，其中Th1細(xì)胞分泌IFN-γ、IL-2清除病毒，Tfh細(xì)胞促進(jìn)生發(fā)中心形成，CD8+T細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用。研究表明，mRNA疫苗誘導(dǎo)的CD8+T細(xì)胞能有效識(shí)別并殺傷被感染細(xì)胞，且記憶T細(xì)胞能在體內(nèi)長(zhǎng)期存活，提供持久保護(hù)。

黏膜免疫：通過(guò)黏膜途徑接種的mRNA疫苗能誘導(dǎo)分泌型IgA（sIgA）和組織駐留記憶T細(xì)胞（TRM），形成黏膜屏障。鼻用新冠mRNA疫苗已被證實(shí)能顯著增強(qiáng)呼吸道sIgA應(yīng)答，對(duì)奧密克戎變異株提供交叉保護(hù)。

3.與蛋白亞單位疫苗的對(duì)比優(yōu)勢(shì)

mRNA疫苗通過(guò)原位表達(dá)抗原，保留了天然折疊和翻譯后修飾，能更高效地激活Tfh細(xì)胞和生發(fā)中心反應(yīng)，誘導(dǎo)更強(qiáng)的細(xì)胞免疫。而蛋白亞單位疫苗通常需要強(qiáng)效佐劑才能達(dá)到相當(dāng)?shù)拿庖咴?，且CD8+T細(xì)胞應(yīng)答較弱。在安全性方面，mRNA疫苗的反應(yīng)原性與劑量相關(guān)，而蛋白亞單位疫苗的不良反應(yīng)多由佐劑引起。

（三）質(zhì)量屬性與免疫原性的關(guān)聯(lián)：關(guān)鍵質(zhì)量決定免疫效果

文章的核心發(fā)現(xiàn)的是，mRNA疫苗的關(guān)鍵質(zhì)量屬性與免疫原性之間存在明確的量化關(guān)聯(lián)，這些關(guān)聯(lián)為質(zhì)量控制提供了科學(xué)依據(jù)：

1.mRNA完整性與免疫效果正相關(guān)

當(dāng)mRNA完整性超過(guò)95%時(shí)，IFN-β水平與中和抗體滴度呈正相關(guān)（r=0.72）；而完整性低于80%時(shí)，相關(guān)性轉(zhuǎn)為負(fù)相關(guān)（r=-0.63）。臨床數(shù)據(jù)顯示，免疫功能低下人群對(duì)mRNA完整性更敏感，完整性超過(guò)95%時(shí)血清轉(zhuǎn)化率為78%，而85%-95%時(shí)僅為42%。

2.核苷酸修飾平衡免疫原性與翻譯效率

m1Ψ修飾的mRNA比Ψ修飾具有更高的蛋白表達(dá)水平和更低的細(xì)胞毒性，但過(guò)度修飾可能導(dǎo)致核糖體移碼，引發(fā)脫靶免疫反應(yīng)。因此，修飾比例和序列設(shè)計(jì)需要精準(zhǔn)優(yōu)化，避免潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3.雜質(zhì)控制至關(guān)重要

即使0.1%的dsRNA雜質(zhì)也能誘導(dǎo)顯著的IL-6產(chǎn)生，引發(fā)過(guò)度炎癥反應(yīng)；RNA:DNA雜合體則可能激活cGAS-STING通路，增加基因整合風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)優(yōu)化體外轉(zhuǎn)錄（IVT）工藝和純化策略，可將dsRNA雜質(zhì)控制在0.01%以下，保障疫苗安全。

4.LNP特性決定免疫靶向性

粒徑80-100 nm的LNP能高效靶向抗原呈遞細(xì)胞，可電離脂質(zhì)的pKa值在6.6-6.9時(shí)免疫原性最佳。PEG化脂質(zhì)的含量和鏈長(zhǎng)會(huì)影響抗PEG抗體產(chǎn)生，進(jìn)而影響疫苗的體內(nèi)清除速率。

（四）質(zhì)量控制的關(guān)鍵方法：精準(zhǔn)檢測(cè)保障產(chǎn)品質(zhì)量

針對(duì)mRNA疫苗的質(zhì)量屬性，行業(yè)已開發(fā)了一系列成熟的檢測(cè)方法，為質(zhì)量控制提供技術(shù)支撐：

其中，LC-MS是加帽效率和修飾核苷酸檢測(cè)的"金標(biāo)準(zhǔn)"，納米孔測(cè)序技術(shù)憑借直接測(cè)序優(yōu)勢(shì)，在mRNA結(jié)構(gòu)分析中展現(xiàn)出巨大潛力；DLS和ELS因操作簡(jiǎn)便、結(jié)果穩(wěn)定，成為L(zhǎng)NP表征的常規(guī)方法。

質(zhì)量屬性

核心檢測(cè)方法

優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

mRNA完整性

毛細(xì)管電泳、IP-RP

高分辨率、高通量，可分離不同長(zhǎng)度片段

加帽效率

LC-MS、納米孔測(cè)序

精準(zhǔn)區(qū)分Cap0/Cap1/Cap2，檢測(cè)靈敏度高

poly(A)尾長(zhǎng)度

IP-RP-HPLC、納米孔直接測(cè)序

單核苷酸分辨率，可分析修飾狀態(tài)

修飾核苷酸

BID-seq、PRAISE

單堿基分辨率，定量修飾位點(diǎn)和含量

dsRNA雜質(zhì)

ELISA、HTRF、微流控電泳

高特異性，可檢測(cè)不同長(zhǎng)度dsRNA

LNP粒徑

DLS、Cryo-EM

快速準(zhǔn)確，可表征顆粒形態(tài)

表面電荷

ELS、cIEF

無(wú)需稀釋，結(jié)果穩(wěn)定

討論與展望

mRNA疫苗技術(shù)的崛起為傳染病防控和疾病治療帶來(lái)了革命性變化，而質(zhì)量控制是保障技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品安全的核心支撐。這篇來(lái)自中檢院等權(quán)威機(jī)構(gòu)的綜述，系統(tǒng)梳理了mRNA疫苗的關(guān)鍵質(zhì)量屬性、免疫原性機(jī)制及其相互關(guān)聯(lián)，為行業(yè)提供了全面的技術(shù)參考。

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，mRNA疫苗在質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)化、制劑穩(wěn)定性、規(guī)模化生產(chǎn)等方面的瓶頸將逐步突破，未來(lái)不僅會(huì)在傳染病防控中發(fā)揮更重要作用，還將拓展到癌癥免疫治療、基因治療等多個(gè)領(lǐng)域，為人類健康提供更強(qiáng)大的保障。

參考文獻(xiàn)

Quan Y, Yang H, Li W, Li L. mRNA vaccines: immunogenicity and quality characteristics. J Nanobiotechnology. 2025 Nov 27. doi: 10.1186/s12951-025-03800-5 .

歡迎來(lái)到醫(yī)食參考新媒體矩陣

2023年疫苗接種攻略

陽(yáng)過(guò)了，該怎么打疫苗？最全接種指導(dǎo)手冊(cè)來(lái)了

撰寫| RNA星球

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設(shè)計(jì)| Alice