疫苗前沿 | mRNA 疫苗：藏在 “質量” 里的免疫密碼

摘要：mRNA 疫苗作為近年的 “明星技術”，從新冠防控到呼吸道疾病防治都大放異彩。它的核心優勢藏在 “臨界質量屬性（CQAs）” 和免疫原性的緊密關聯里 —— 從 mRNA 分子的結構完整性，到 lipid 納米顆粒（LNPs）的包裹遞送，每個細節都影響著疫苗的安全性和效果。本文用通俗的語言拆解這些專業知識點，結合真實技術案例和直觀圖表，帶大家看懂 mRNA 疫苗的工作原理、核心技術難點和未來發展方向。

一、mRNA 疫苗：不 “打針”，靠 “指令” 激發免疫

mRNA 疫苗的本質特別好理解：它就像給人體細胞遞了一份 “抗原生產說明書”，讓細胞自己制造目標蛋白，進而激發免疫系統產生保護力。和傳統疫苗比，它不用培養病毒或細菌，只要優化核酸序列、做好遞送，就能快速研發生產。

新冠疫情中，輝瑞的 BNT162b2 和莫德納的 mRNA-1273 兩款疫苗橫空出世，靠的就是三大技術突破：核苷酸修飾降低免疫原性、LNPs 遞送技術提高穩定性、GMP 生產體系保障質量（圖 1）。現在，這類疫苗還拓展到了呼吸道合胞病毒（RSV）等疾病領域，應用越來越廣。

二、疫苗的 “生命線”：臨界質量屬性（CQAs）

一款 mRNA 疫苗能不能用、好不好用，全看 “臨界質量屬性（CQAs）”—— 這是全球藥監部門都認可的核心評價標準，主要分三大類：mRNA 分子特性、遞送系統性能，還有注射劑通用參數。

mRNA 分子自身的 “狀態” 至關重要。結構完整性是基礎，完整的 mRNA 才能高效翻譯出抗原，碎片化的 mRNA 不僅沒效果，還可能引發異常免疫反應。小鼠實驗顯示，全長 mRNA 誘導的抗體水平是碎片化 mRNA 的 5-7 倍，差距特別明顯。

5’帽結構和3’多聚腺苷酸尾（poly (A) 尾）是 mRNA 的 “保護神”。5’帽結構能防止 mRNA 被降解，還能幫核糖體識別啟動翻譯；poly (A) 尾長度通常在 50-250 個腺苷酸，太長太短都不行，100nt 左右的長度搭配優化的 UTR 序列，能讓蛋白表達效率最大化（圖 2）。

還有核苷酸修飾，這是 mRNA 疫苗的 “減毒增效” 關鍵。把天然尿苷換成假尿苷（Ψ）或 N1 - 甲基假尿苷（m1Ψ），既能降低 mRNA 的免疫原性，又能提高翻譯效率。莫德納和輝瑞的疫苗用了 m1Ψ 修飾， efficacy 超過 90%，而沒做修飾的疫苗 efficacy 只有 48% 左右，差別巨大（圖 5）。

三、遞送 “神隊友”：lipid 納米顆粒（LNPs）

mRNA 分子脆弱又 “顯眼”，直接注射會被核酸酶降解，還可能引發過度免疫反應。這時候，lipid 納米顆粒（LNPs）就成了關鍵的 “遞送載體”，相當于給 mRNA 穿了件 “防護衣”。

現在主流的 LNPs 由四種 lipid 組成：可電離 lipid、PEG-lipid、輔助 lipid 和膽固醇（表 1）。可電離 lipid 在酸性環境下帶正電，能和帶負電的 mRNA 結合，還能幫 mRNA 從內體逃出來；PEG-lipid 能防止顆粒聚集，延長循環時間；膽固醇則能穩定結構，增加膜融合能力。

表 1 SPIKEVAX? 和 COMIRNATY? 的 LNP 配方

配方成分SPIKEVAX?COMIRNATY?可電離 lipidSM-102ALC-0315PEG-lipidPEG(2000)-DMGALC-0159輔助 lipidDSPCDSPC膽固醇CholesterolCholesterollipid 摩爾比50.0 : 1.5 : 10.0 : 38.547.3 : 1.7 : 9.6 : 41.4N/P 比5.46.3

LNPs 的 “身材” 和 “脾氣” 也很關鍵。粒徑通常控制在 80-100nm，這個尺寸既能高效進入免疫細胞，又能順利到達淋巴節點；表面電荷會影響組織分布，中性顆粒主要靶向肝臟，帶正電的傾向于肺部，帶負電的更易富集在脾臟（圖 11）。

四、免疫原性：疫苗效果的 “試金石”

疫苗的核心目標是激發強而持久的免疫反應，這就是 “免疫原性”。mRNA 疫苗能同時激活先天免疫和適應性免疫，形成雙重保護。

先天免疫就像“警報系統”，LNPs 和 mRNA 會被模式識別受體（PRRs）識別，促進細胞因子釋放，幫樹突狀細胞成熟，為后續免疫反應鋪路。但這個 “警報” 不能太響，過度激活會導致發燒、局部炎癥等不良反應。

適應性免疫才是 “長效防護” 的關鍵。它包括體液免疫和細胞免疫：體液免疫產生高親和力的中和抗體，能直接中和病毒；細胞免疫激活 CD4?和 CD8?T 細胞，不僅能清除被感染的細胞，還能形成免疫記憶，下次遇到同類病毒就能快速反應。

對于黏膜疫苗，還會檢測分泌型IgA和組織駐留記憶 T 細胞（TRM），它們能在黏膜表面形成 “第一道防線”，比如鼻噴新冠疫苗就能增強呼吸道黏膜免疫，對變異株也有交叉保護作用。

五、質量控制：mRNA 疫苗的 “安全防線”

要保證疫苗的安全性和一致性，質量控制必不可少。針對不同的 CQAs，科學家們開發了一系列檢測方法。

檢測 mRNA 完整性常用毛細管電泳，能快速分離不同長度的片段，靈敏度高還能批量檢測；5’帽結構效率靠 LC-MS 分析，能區分不同類型的帽結構，確保翻譯效率；poly (A) 尾長度可以用 IP-RP-HPLC 檢測，甚至能區分單個核苷酸的差異。

雜質控制是重中之重，尤其是雙鏈 RNA（dsRNA）。dsRNA 是體外轉錄的副產物，過量會引發強烈的先天免疫反應，導致疫苗不良反應。現在常用 ELISA 或 HTRF 方法檢測，通過特異性抗體精準定量，確保 dsRNA 含量在安全范圍內。

LNPs 的質量也得嚴把關：用動態光散射（DLS）測粒徑和分布，用電泳光散射（ELS）測表面電荷，冷凍電鏡（Cryo-EM）則能直觀看到顆粒的形態和結構，確保遞送效果。

六、未來挑戰與發展方向

mRNA 疫苗雖然表現亮眼，但還有不少 “坎” 要邁。比如冷鏈運輸難題，目前多數 mRNA 疫苗需要低溫儲存，莫德納的疫苗在 2-8℃只能放 30 天，制約了在偏遠地區的使用。不過凍干技術的發展，已經讓疫苗在 4℃下的穩定性大幅提升。

重復接種的問題也值得關注，PEG-lipid 可能引發抗 PEG 抗體反應，導致疫苗清除加快。科學家們正在研發可降解的 PEG 鏈接、尋找 PEG 替代物，來解決這個問題。

另外，擴大生產規模、降低成本，以及拓展到癌癥免疫治療、遺傳病治療等領域，都是未來的重要方向。隨著技術不斷優化，相信 mRNA 疫苗會給人類健康帶來更多驚喜。

歡迎來到醫食參考新媒體矩陣

2023年疫苗接種攻略

陽過了，該怎么打疫苗？最全接種指導手冊來了

撰寫| 藥時空

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設計| Alice