Nat Rev Drug Discov | 迈向mRNA治疗2.0- 大数跨境

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Nat Rev Drug Discov | 迈向mRNA治疗2.0

BioMedDaily

2026-06-09

导读：本文系统总结了mRNA技术从疫苗平台迈向治疗性药物的临床转化进展，重点讨论了mRNA编码分泌蛋白、抗体、酶替代疗法、个体化癌症免疫治疗、基因组编辑以及免疫细胞重编程等方向。

迈向mRNA治疗2.0

「BioMedDaily」

研究概述

2026年6月3日，Karolinska Institutet的Kenneth R. Chien教授团队在Nature Reviews Drug Discovery期刊在线发表题为“Towards mRNA therapeutics 2.0”的综述文章。本文系统总结了mRNA技术从疫苗平台迈向治疗性药物的临床转化进展，重点讨论了mRNA编码分泌蛋白、抗体、酶替代疗法、个体化癌症免疫治疗、基因组编辑以及免疫细胞重编程等方向。

作者指出，mRNA治疗的核心优势在于设计快速、可规模化生产、可瞬时表达且适合与基因编辑和细胞治疗融合；但其广泛应用仍受限于体内递送效率、肝脏偏向性、LNP免疫原性、重复给药安全性、蛋白表达持续时间及组织/细胞特异性不足等关键瓶颈。

文章进一步强调，未来“mRNA therapeutics 2.0”的发展将依赖于免疫沉默型LNP、肝外器官靶向递送、环状RNA和自扩增RNA、poly(A)尾优化、AI辅助UTR和密码子设计，以及可实现体内免疫细胞重编程的新型递送系统。本综述为mRNA治疗从感染性疾病疫苗扩展至罕见病、肿瘤、自身免疫病和基因组医学提供了系统框架和转化路线。

导读

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“我们来到这里，是为了在宇宙中留下印记。否则，我们为何要存在于此？”（Steve Jobs，1985年）

尽管这句名言体现了推动iPhone等颠覆性技术发展的雄心，但它同样可以反映那些致力于释放mRNA治疗全部潜力的科学家、工程师、医生、投资者和企业家的追求。在消费电子领域，一系列技术进步推动了iPhone从1.0代到17.0代乃至后续版本的变革性影响，例如触摸屏、芯片技术的重大改进、更优越的摄像头、电池续航能力的提升，以及应用程序数量的指数级增长。在生物技术领域，mRNA被一些人称为“生命的软件”，也被认为具有类似的颠覆性潜力，可为多种用途的产品提供理性且快速设计的基础，包括疫苗接种、蛋白替代和基因组工程。

迄今为止，最重要的获批临床应用mRNA制剂是COVID-19疫苗，其产生了变革性影响；其成功也推动了靶向其他病原体的mRNA疫苗开发，包括呼吸道合胞病毒（RSV）、流感病毒和巨细胞病毒（CMV）。然而，mRNA治疗药物尚未在生物技术领域留下属于自己的“持久印记”。要颠覆其他已经获得临床验证的治疗模式，可能还需要一系列技术进步，例如重组蛋白替代疗法和抗体、竞争性的寡核苷酸治疗药物如小干扰RNA（siRNA）和反义寡核苷酸（ASO）、基于腺相关病毒（AAV）的基因疗法以及细胞疗法。就此而言，新一代mRNA治疗技术进展正在提高其设计速度、可规模化能力、生产成本优势、稳定性、细胞/组织限制性表达以及体内递送能力，并有可能实现对肝脏以外特定实体器官的递送。例如，针对特定治疗用途设计的新一代定制化脂质纳米颗粒（LNP）即将出现。

尽管此前已有许多优秀综述讨论mRNA疫苗的发展历史以及其基本原理和技术细节，本文综述的目标是重点阐明阻碍mRNA在治疗药物开发中广泛应用的具体挑战，总结正在进行的mRNA治疗临床研究所获得的经验教训，并讨论新技术如何为“mRNA治疗2.0”产生颠覆性影响铺平道路。

正文

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1. mRNA 1.0简史

由于一系列连续、并行且彼此独立的科学进展最终共同促成了COVID-19疫苗中经过临床验证的LNP包裹mRNA，因此，任何试图精确重建mRNA治疗起源的尝试都具有挑战性。正如许多综述所指出的，自20世纪80年代以来，数十年的研究一直致力于开发有效的mRNA疫苗和药物，这些工作主要基于体外转录来产生非复制型（线性）mRNA。然而，未经修饰的mRNA会被先天免疫系统识别为潜在的病原性威胁，并且由于会被内源性核酸酶降解，其本身也具有较短的半衰期。因此，在避免免疫毒性的同时，使外源给药的mRNA编码目标蛋白达到足够表达水平，一直是这些研究面临的关键挑战（Box 1）。

回顾来看，Karikó和Weissman发现对mRNA进行化学修饰可以减轻其对先天免疫系统的不良激活，这一发现构成了“mRNA 1.0”技术基础中的关键组成部分（图1），其意义相当于触摸屏技术之于iPhone 1.0。此后，图1所示合成mRNA的五个组成部分——5′帽、5′非翻译区（UTR）、编码区、3′ UTR以及多聚腺苷酸化［poly(A)］尾——均成为优化工作的重点。其他综述已经对这些优化工作进行了深入讨论，本文在此重点介绍若干已被整合进mRNA疫苗以及已进入临床阶段的mRNA治疗药物中的代表性重要进展。

图1. mRNA治疗药物的基本原理。

5′帽由与第一个核苷酸相连的7-甲基鸟苷（m⁷G）组成，对mRNA的稳定性、表达和免疫原性至关重要。它能够促进翻译，同时防止mRNA发生酶促降解。第一代用于在合成mRNA中模拟天然mRNA帽结构的5′帽，例如抗反向帽类似物（anti-reverse cap analogue，ARCA），其设计目的是防止帽结构以错误方向掺入，但其加帽效率约为70%，且容易发生早期降解。目前，该领域已经发展到新一代5′帽，其共转录加帽效率约为95%，并且对过早酶促降解具有更强抵抗力，从而提高蛋白表达水平。率先获批临床应用的COVID-19 mRNA疫苗tozinameran（Comirnaty；BioNTech/Pfizer）和elasomeran（Spikevax；Moderna），以及自扩增mRNA疫苗zapomeran（Kostaive；Arcturus/CSL），均采用了这一新技术，以确保较高的翻译效率并降低免疫原性。

尽管5′和3′ UTR并不直接编码蛋白质，但它们在调控mRNA翻译和蛋白合成方面至关重要。5′ UTR对于翻译起始必不可少，而3′ UTR主要调节mRNA稳定性和半衰期。二者共同决定基因表达的整体效率及其调控方式。传统上，UTR优化通常是在已有天然序列中引入变体，并通过简单算法方法进行评估。然而，目前深度学习人工智能（AI）工具正被用于设计能够显著提高基因表达的UTR（Box 2）。例如，UTRGAN等生成式AI模型——这是首个能够开发针对目标特征优化的合成5′ UTR序列的框架——已推动该领域从改造现有UTR模板转向从头生成序列。3′ UTR的优化也同样取得进展，目前主要采用三种策略：AI指导的从头合成、细胞类型特异性组合筛选，以及可编程RNA结合蛋白调控。总体而言，这些方法使得在不同生产平台和靶组织中，以核苷酸水平精确控制mRNA半衰期和翻译效率成为可能。为任意给定基因生成并优化定制化UTR序列的能力，将促进面向组织特异性应用的高效mRNA治疗药物设计。

除UTR之外，编码序列或开放阅读框（open reading frame，ORF）也是一个关键调控枢纽，其氨基酸序列决定免疫原性和翻译动力学。密码子优化是指在保持编码氨基酸序列不变的前提下，用同义密码子替换mRNA分子中的密码子，这一策略可用于增强蛋白表达，因为同义密码子的选择会通过改善核糖体结合并提高翻译延伸速率，影响mRNA翻译效率和稳定性。目前的策略优先考虑减少尿苷含量并最大化GC含量，以绕过RIG-I介导的识别，从而增强转录本稳定性。用更常用的同义密码子替代稀有密码子，旨在增强蛋白产生，同时提高翻译保真度。与早期mRNA化学修饰相比，密码子优化结合修饰尿苷的使用，包括N1-甲基假尿苷，已被证明可将蛋白表达提高40倍以上，并且目前已应用于所有mRNA疫苗和药物。近年来，AI和深度学习框架使该领域超越了预定义序列特征，开始利用生成模型捕捉密码子使用和细胞背景的复杂性，并预测和优化翻译效率及降解动力学。

poly(A)尾通过促进5′帽与poly(A)结合蛋白之间形成“闭环”相互作用，增强mRNA稳定性和翻译效率，从而有效保护转录本免受外切核酸酶介导的降解。poly(A)尾工程，例如优化poly(A)尾长度、引入包括poly(U)序列在内的结构元件、在poly(A)序列上游设置茎环结构，以及采用多尾或分支结构，均会影响mRNA的翻译效率和稳定性。对poly(A)尾末端进行化学修饰，可通过稳定其与poly(A)结合蛋白形成的大分子结构，提高对外切核酸酶活性的抵抗力，从而增加并延长蛋白产生。

总体而言，mRNA的结构元件，包括帽—尾结构、UTR、密码子优化和poly(A)尾，使得研究者能够采用“自由组合”的方式，最大限度提高mRNA分子的翻译效率和稳定性。

除mRNA本身之外，递送载体对于mRNA疫苗和潜在mRNA治疗药物的发展也至关重要。尤其是，含有可离子化脂质的LNP已被开发用于保护mRNA免受降解，同时通过内体途径促进细胞摄取以及随后释放载荷；这类LNP构成了所有已获批mRNA疫苗的基础。相关进展已有其他综述进行讨论。

2. 将mRNA技术推进至疫苗之外

正如近期多篇综述所指出的，将mRNA技术从疫苗推进至治疗药物领域面临着不同的挑战，其中一些挑战取决于预期应用场景（表1）。尽管mRNA分子本身的化学修饰已经取得重大进展，但将其递送至目标器官仍然是一个关键挑战。一旦LNP包裹的mRNA进入体循环，在到达并被目标器官摄取之前，仍需克服多种生物学屏障（如血脑屏障）以及免疫吞噬、炎症反应和肝肾清除等过程。

迄今为止，大多数非疫苗类mRNA临床试验仍局限于靶向肝脏的候选治疗药物（表2），因为已有研究表明，第一代LNP可通过静脉输注实现相对高效的肝脏递送。这种肝脏摄取的基础在很大程度上与第一代LNP被识别为脂蛋白有关，而脂蛋白通常会通过已知的受体介导内吞途径被清除。此外，肝脏血管具有有窗孔的特点，使其能够被动跨越血管屏障进入肝实质。与此同时，第一代LNP并非针对组织限制性递送或治疗目的而优化。简而言之，阻碍mRNA治疗药物扩大应用的一个主要障碍，是目前尚无法实现对心脏、肾脏和肌肉等器官的高效体内递送。

此外，即使是迄今在临床试验中评估过的最先进LNP–mRNA制剂，在体内重复给药时也无法完全避免刺激先天免疫信号；这些信号会在mRNA治疗药物释放至细胞质后抑制其翻译。因此，鉴于mRNA制剂产生蛋白质的过程是短暂的，第一代LNP–mRNA制剂在作为蛋白缺乏症慢性治疗替代方案时存在明显局限，无论是替代直接给予重组蛋白，还是替代使用病毒载体进行基因递送（表1）。这与COVID-19及其他病毒感染的mRNA疫苗情形形成对比：对于这些疫苗而言，mRNA和第一代LNP天然具有的免疫刺激作用可作为佐剂，从而有助于提高其疗效。此外，由于适应性免疫系统的放大作用，mRNA表达的短暂性并不会妨碍疫苗疗效，尤其是在存在重复加强免疫方案的情况下。就COVID-19而言，与蛋白质平台相比，mRNA疫苗能够更快速地完成设计和生产，这是一个重要优势，使其能够迅速部署并应用于数百万接种者。

与此同时，十多年来，大量密集的临床工作一直聚焦于将mRNA技术推进至疫苗之外，并朝着开发可快速规模化、安全且有效的mRNA治疗药物这一目标前进。对一组具有代表性的早期临床研究进行深入回顾，能够凸显通向下一代mRNA治疗药物道路上的进展。

3. mRNA编码的分泌蛋白治疗药物

3.1 心力衰竭中的VEGFA

基于在小动物和大动物中开展的5年临床前研究，一种编码血管内皮生长因子A（VEGFA）、旨在诱导再生性血管生成的mRNA于2016年进入临床开发阶段，代表了疫苗之外mRNA治疗潜力在人类中的首次试验（图2）。在糖尿病患者体内，VEGFA mRNA可使蛋白产生呈剂量依赖性增加，并在皮下注射后短暂逆转血管功能障碍。

图2. 分泌蛋白治疗药物。

在将这些研究扩展至心脏疾病时，第一代LNP的心脏免疫原性带来了一个意想不到的挑战。幸运的是，一项令人惊讶的发现显示，裸露的、合成的化学修饰VEGFA mRNA在体内经心内注射后可被心肌细胞直接摄取，这促进了VEGFA蛋白在局部表达和分泌，并在糖尿病患者体内达到治疗水平。随后，一项于2018年启动的小规模II期研究对这一候选药物，即AZD8601，进行了评估，为推进VEGFA mRNA用于心力衰竭患者提供了临床概念验证。尽管由于接受治疗的患者数量有限，该研究未能证明具有统计学显著性的疗效，7例患者接受AZD8601，4例患者接受安慰剂，但在每位患者接受超过25次独立心内mRNA注射后，研究观察到潜在治疗获益趋势，且未出现任何安全性信号。

总体而言，这些研究支持进一步探索mRNA平台，以利用VEGFA在不同器官系统中的保护/修复作用。更广泛而言，这些研究证明了使用mRNA制剂产生VEGFA等分泌型旁分泌生长因子的潜力；对于这类因子而言，即使mRNA仅被某一实体器官中的部分细胞摄取，短暂表达也可能足以实现治疗目标。鉴于已有证据表明，VEGFA蛋白的局部表达在多种心肾疾病、骨修复、伤口愈合和组织移植中具有治疗效果，因此，探索能够将mRNA载荷高效递送至这些其他实体器官和组织的新一代LNP包裹VEGFA mRNA制剂将具有重要意义。此外，这些早期临床概念验证研究也为探索其他编码分泌蛋白的mRNA铺平了道路；在这类策略中，mRNA被实体组织摄取后，可向邻近细胞类型释放治疗性蛋白。

这些研究也清楚凸显了将mRNA平台从疫苗推进至治疗药物所面临的挑战。特别是，VEGFA mRNA经心肌内注射后，在紧邻针道的细胞之外表达极其有限，这表明有必要开发更高效的体内递送方法，以实现心脏和其他非肝脏实体器官中的整体表达。此外，第一代LNP的免疫原性强调了设计更“免疫沉默”的体内递送载体的重要性。最后，在人类心肌和骨骼肌中，蛋白产生的短暂性也凸显出开发更长期体内表达策略的必要性（表1）。

3.2 自身免疫性疾病中的IL-2

免疫耐受丧失和免疫稳态破坏是自身免疫性疾病的核心，并与调节性T细胞（Treg细胞）反应受损有关。白细胞介素2（IL-2）对Treg细胞分化、生存和免疫稳态至关重要，而IL-2信号缺陷也与多种自身免疫性疾病有关。对IL-2生物学认识的进展，阐明了IL-2对效应T细胞和Treg细胞作用的介导机制，也提示了通过增强Treg细胞功能来治疗自身免疫性疾病的可能性。在低浓度下，IL-2优先刺激Treg细胞；但在较高浓度下，它可能激活所有T细胞和NK淋巴细胞。然而，尽管低剂量IL-2疗法在一些自身免疫性疾病患者研究中显示出有希望的效果，其结果仍存在异质性，这可能是由于其作用于多种不同细胞群，以及药代动力学并不理想所致。

为克服这些局限，研究者已探索了多种策略，包括在IL-2中引入突变，形成IL-2突变体，以将其作用导向特定细胞群。一种已经进入临床试验（NCT04916431）的mRNA策略评估了一种名为mRNA-6231的候选药物，该药物是一种LNP包裹的mRNA，编码一种Treg细胞特异性IL-2突变体，并与人血清白蛋白（HSA）融合以延长其半衰期。在临床前研究中，该候选药物可在食蟹猴中选择性激活并扩增Treg细胞，并在移植物抗宿主病和关节炎小鼠模型中降低疾病严重程度。随后，研究者建立了一个非临床半机制性动力学–药效学模型，以理解mRNA-6231剂量、人IL-2突变体蛋白表达与非人灵长类动物（NHP）中Treg细胞扩增之间的相关性。基于模型的模拟被用于预测临床反应、指导剂量选择，并辅助设计首次人体临床研究（NCT04916431）。然而，Moderna基于该试验数据停止了mRNA-6231的开发，而相关数据尚未公开披露（见相关链接）。

4. mRNA编码的抗体

mRNA驱动分泌蛋白表达并使其全身释放的能力，也已被拓展至单特异性抗体和双特异性抗体的递送。这一方法体现了抗体蛋白设计与LNP–mRNA介导的体内递送相结合：患者自身产生治疗性抗体，从而无需通过传统生物技术流程来制造、纯化和递送重组蛋白抗体。这缩短了从蛋白设计到临床应用的时间，并允许在同一种LNP–mRNA载荷中开发激动性和拮抗性治疗药物。

4.1 癌症中的CLDN6 × CD3双特异性抗体

近期公布了BNT142的首次人体研究结果。BNT142是一种编码CLDN6 × CD3双特异性抗体的LNP–mRNA，研究对象为包括卵巢癌在内的实体瘤患者（NCT05262530）。静脉输注后，BNT142被肝细胞摄取，并产生RiboMab02.1，这是一种工程化抗体，可靶向肿瘤细胞上的CLDN6和T细胞上的CD3，从而激活T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。

该治疗诱导炎症细胞因子短暂但呈剂量依赖性升高，提示免疫系统被激活。此外，该双特异性抗体在体内得到充分翻译，并可在血清中检测到，在给药后24–72小时达到峰值。BNT142显示出的有前景的活性和可管理的安全性特征，可能为治疗传统上对检查点抑制剂无反应的实体瘤开辟一条新路径。

4.2 靶向基孔肯雅病毒的单克隆抗体

单克隆抗体疗法已被批准用于预防或治疗多种感染性疾病；然而，在某些情况下，其中和作用低于治疗水平，加之重组抗体生产方面的挑战和高昂制造成本，阻碍了其开发和广泛应用。mRNA编码抗体已成为一种强大且多功能的平台，可用于快速产生抗体。例如，针对蚊媒基孔肯雅病毒（CHIKV）的一种预防性策略，基于名为mRNA-1944的mRNA候选药物；该候选药物编码一种靶向CHIKV E2糖蛋白的人单克隆抗体（CHKV-24 IgG），并已在I期试验中进行测试。mRNA-1944给药后诱导CHKV-24 IgG呈剂量依赖性升高，其水平预计可提供针对感染和疾病的保护作用；不良事件严重程度为轻度至中度，且为一过性。mRNA-1944的研究也凸显了将非人灵长类动物（NHP）临床前数据转化至人类时，跨物种差异所带来的挑战。早期NHP数据显示，高剂量下具有耐受性；但当转化至人体、使用临床前剂量十分之一时，观察到较高频率的治疗相关不良事件。尽管mRNA-1944的I期结果为阳性，所有受试者体内均出现抗CHIKV抗体，但该候选药物并未进入II期开发。

5. 罕见病的酶替代疗法

基于重组蛋白的酶替代疗法，已经为多种由单一蛋白功能丧失引起的罕见病提供了首批治疗选择。然而，其应用可能受到多种因素限制，例如无法到达产生疗效所需的细胞位置或组织。

在过去20年中，利用AAV递送编码治疗性蛋白的基因一直是基因治疗领域的重点。尽管这一领域已取得显著成功，已有8种基于AAV的疗法获批用于治疗多种疾病，但AAV基因治疗也存在重要局限，包括针对载体的严重炎症性免疫反应、产生抗AAV衣壳的中和抗体从而阻止再次给药、AAV载体无法容纳大型转基因，以及肝细胞更新带来的稀释效应，尤其是在儿童基因治疗中。

早在20世纪90年代的研究中，mRNA在体内给药后表达目标蛋白的能力就已经得到证明。对于蛋白替代疗法而言，采用基于mRNA的方法是一种有前景的策略，可用于规避重组蛋白或AAV疗法相关的一些局限；前提是高质量RNA–LNP制造工艺的持续优化，能够使那些需要重复给药的mRNA疗法实现规律性再次给药。这一治疗模式还可能提供同时递送多种产物的潜力，从而增强疗效；同时在靶向线粒体方面也可能具有优势，而线粒体靶向对重组蛋白和AAV基因疗法而言都是一个挑战。

AAV载体积累的大量临床经验，为mRNA疗法的开发和应用提供了可借鉴的见解，尤其是管理免疫反应的重要性，因为免疫反应可能限制疗效并引发严重毒性。在此，作者重点介绍已进入临床试验的基于mRNA的酶替代疗法，并在同一疾病也有其他治疗模式正在研究的情况下，将其与这些模式进行比较。

5.1 丙酸血症

近期一项开创性的I期试验（NCT04159103）在丙酸血症婴儿中评估了一种mRNA介导的酶替代疗法（图3）。丙酸血症是一种遗传性疾病，患者线粒体内酶丙酰辅酶A羧化酶（PCC）缺陷；该酶通常负责分解支链氨基酸。在缺乏该酶的情况下，患者体内会积累丙酰辅酶A及其他有毒代谢物，从而导致危及生命的代谢失代偿事件（MDE）。

图3. mRNA介导的酶替代疗法。

静脉输注一种LNP–mRNA治疗药物，该药物编码构成正常酶的两个独立亚基——α亚基和β亚基——后，一小部分患者出现症状改善，MDE减少70%。这些结果凸显了LNP–mRNA技术的独特能力：它能够驱动两个不同蛋白在同一个细胞中表达，引导它们正确转运至特定的细胞内位置，即线粒体内部空间，并最终达到潜在治疗水平。

5.2 甲基丙二酸血症

一种基于mRNA的酶替代疗法也正在被开发用于治疗罕见遗传性疾病甲基丙二酸血症，该病由线粒体酶甲基丙二酰辅酶A变位酶（MMUT）缺陷引起。严重的甲基丙二酸血症病例通常会在婴儿期死亡，而存活患者则面临多器官并发症和早期死亡风险。

首个用于甲基丙二酸血症测试的mRNA疗法是mRNA-3704，这是一种编码MMUT酶的密码子优化mRNA，并通过LNP制剂进行全身给药，但该试验因COVID-19暴发而中止。对于第二代疗法mRNA-3705，研究者对mRNA组分进行了优化，使其包含预期可增强蛋白表达和线粒体定位、并降低抗原呈递细胞（APC）中表达的序列元件。优化后的mRNA使用了N1-甲基假尿苷，因为已有研究表明，这种修饰可通过增加mRNA上的核糖体暂停和密度来提高翻译效率，同时还可限制通过病原体相关分子模式受体介导的先天免疫系统激活。此外，为了根据需要促进mRNA进入线粒体，研究者还在UTR中加入了线粒体靶向序列。mRNA-3705的临床前研究表明，在使用与mRNA-3704相同剂量水平给药时，这些进一步修饰可使肝脏中MMUT表达水平更高，并在小鼠模型中使血浆中甲基丙二酸水平出现更大幅度且更持久的降低。目前有两项评估mRNA-3705的临床试验正在进行中（NCT04899310，NCT05295433），首个主要完成时间预计为2026年夏季。

5.3 糖原贮积病

糖原贮积病是一组代谢性疾病，由参与糖原形成或分解的酶发生遗传性异常所致。酶缺陷会导致组织中糖原浓度异常或形成结构异常的糖原，随后糖原和继发性代谢物在组织中积累，引发多器官并发症。Ultragenyx、Moderna和Beam Therapeutics采用了不同方式治疗糖原贮积病，分别使用AAV介导的基因替代、用于蛋白替代的mRNA–LNP技术，以及mRNA编码的碱基编辑器。

1a型糖原贮积病（GSD1a）由葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）突变引起，可导致危及生命的低血糖，以及慢性肝脏和肾脏并发症。在三种正在开发的治疗方法中，进展最快的是Ultragenyx的DTX401，这是一种表达G6Pase编码基因的重组AAV8载体。在近期完成的48周III期试验（NCT05139316）中，单次静脉给药DTX401达到了主要终点，即在维持血糖控制的同时减少葡萄糖替代治疗，这与其成功的I/II期研究（NCT03157085）结果一致。

Moderna一直在研究一种编码G6Pase酶的LNP包裹mRNA的静脉输注治疗。早期啮齿类动物临床前研究通过递送功能性G6PC mRNA恢复了G6Pase活性，实现肝脏表达、活性G6Pase酶分泌，并使空腹血糖正常化。一项I/IIa期试验（NCT05095727）于2022年启动，旨在评估mRNA-3745静脉输注的安全性和耐受性；mRNA-3745是一种编码G6Pase酶的LNP包裹mRNA，但作为公司管线重新排序的一部分，其开发已于2025年11月终止。对于mRNA-3745这类用于慢性疾病的酶替代mRNA疗法而言，主要挑战是给药频率。mRNA-3745的临床前研究显示，在重复给药时，最多五次给药，其耐受性和疗效良好，且几乎没有免疫反应证据。如果其开发继续推进，它或许可能成为儿童用药的有效选择；在儿童患者中，由于肝脏快速发育以及随之发生的有丝分裂细胞稀释导致载体丢失，AAV介导的基因治疗效果较差。高水平预存抗体的存在也是可能削弱AAV疗法有效性的另一个因素，这些抗体可结合AAV衣壳并阻止其将载荷递送至目标细胞。

Beam Therapeutics正在开发BEAM-301，这是一种mRNA编码的腺嘌呤碱基编辑器和一条向导RNA，用于纠正非功能性G6Pase R83C突变，并通过专有的肝靶向LNP递送。啮齿类动物临床前研究显示，全身给药BEAM-301可纠正肝细胞中高达60%的G6PC1-R38C变体，从而恢复血糖水平并改善长期生存。尽管全身给药BEAM-301未能恢复肾脏G6Pase表达，但恢复肝脏表达也改善了啮齿类动物模型中的肾肿大。既往研究表明，更好的代谢控制可改善GSD1a患者的肾功能，并使肝细胞腺瘤退缩。脱靶编辑是碱基编辑疗法的潜在安全性问题，但在人原代肝细胞中的研究显示，仅存在一个位于内含子区域、依赖向导RNA的脱靶位点，并且该脱靶位点的总体风险被认为可以忽略不计。BEAM-301的I/II期试验（NCT06735755）已于2025年初启动。

5.4 鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症

已有多种基于mRNA的疗法被用于研究鸟氨酸氨甲酰转移酶（OTC）缺乏症，这是一种会导致血氨升高的遗传性疾病。Translate Bio曾研究MRT5201，这是一种编码OTC的mRNA，并被制成旨在递送至肝脏的LNP制剂，以使肝细胞产生该酶。然而，该I/II期试验（NCT03767270）因安全性和药代动力学问题于2019年终止；Translate Bio将其归因于所用LNP特征并不理想，这凸显了开发下一代LNP的重要性。Arcturus Therapeutics正在研究ARCT-810，这是一种编码OTC并采用其LUNAR LNP递送的mRNA，已成功完成I期试验（NCT04416126），目前II期试验（NCT05526066）正在进行中。Moderna的mRNA-3139是一种全身治疗方法，其编码OTC的mRNA采用与其GSD1a项目相同的LNP制剂进行包裹，目前处于临床前开发阶段。

5.5 mRNA作为酶替代疗法方法的总结

这些临床研究，加之近期靶向PCSK9的mRNA–LNP碱基编辑器试验中出现的安全性信号，强调了开发专门优化用于肝脏摄取的下一代LNP的必要性。尽管早期研究已经显示，目前临床获批的LNP具有作用于肝脏靶点的潜力，但可能存在一种剂量依赖性的“类别效应”，与其固有免疫原性、被肝脏Kupffer细胞/脾脏APC摄取，或其他安全性问题有关；这些问题在疫苗的大规模研究中并未发现，因为疫苗所需剂量要小得多，且给药并非全身给药，即并非静脉给药。进一步优化LNP以促进肝脏摄取，可能需要在非人灵长类动物（NHP）中开展大量研究，因为人类和NHP的肝窦窗孔小于小鼠。此外，在较大动物中，从静脉输注部位到靶器官之间的循环转运时间更长，这会加剧蛋白冠形成和聚集等效应，从而降低LNP载荷递送至肝脏的效率。系统性优化可离子化脂质的化学性质，即极性头基、连接臂和脂肪族侧链，胆固醇组成，以及稳定LNP所需的PEG比例，应可产生治疗阈值更优的制剂，用于多种可通过靶向肝脏治疗的疾病。

优化mRNA组分，例如其帽结构、5′和3′ UTR、编码序列以及poly(A)尾，也可能改善用于代谢性疾病的LNP–mRNA治疗特性。已有研究报道了用于代谢性疾病精氨基琥珀酸尿症的潜在候选药物所获得的有前景临床前数据，这些候选药物整合了上述修饰。

6. 个体化mRNA癌症免疫疗法

在COVID-19之前，mRNA制剂已作为肿瘤治疗性疫苗被研究，其理念是这类制剂能够促进免疫系统识别癌细胞特异性表达的抗原，从而抑制肿瘤进展，或降低手术切除后的复发风险。COVID-19疫苗的成功极大推动了基于mRNA的治疗性癌症疫苗研究扩展，其中包括利用mRNA平台快速且多功能的特点，迅速制备个体化多重免疫疗法；这类疗法编码多种针对个体患者的肿瘤特异性抗原，即新抗原。

支持个体化RNA癌症免疫疗法应用的最早一批临床数据，来自一项纳入晚期黑色素瘤患者的研究，该研究采用超声引导将裸RNA递送至淋巴结。该研究记录到的可行性、安全性和抗肿瘤活性，支持继续开发基于RNA的新抗原疫苗。值得注意的是，在这类临床情境中，速度是一项基本要求；与传统蛋白质疫苗相比，mRNA平台能够快速生成多重mRNA疫苗，因此天然适合这一需求。

近期，一种基于个体化LNP–mRNA的新抗原疫苗mRNA-4157，又称intismeran autogene，被报道在一项开放标签IIb期试验中，对于接受手术切除的黑色素瘤患者，在预防疾病复发方面可对PD1免疫检查点抑制剂pembrolizumab产生显著的叠加作用。这一有前景的临床进展得益于下一代测序技术、用于识别最佳肿瘤新抗原的算法，以及随后生成能够驱动这些新抗原表达的多种mRNA（图4）。2026年1月，intismeran autogene的开发者Moderna和Merck & Co.宣布，该IIb期试验随访5年后的风险降低幅度为49%（见相关链接）；目前，其用于黑色素瘤辅助治疗的III期试验（NCT05933577）以及在其他癌症场景中的试验仍在进行中。

图4. 个体化mRNA癌症免疫疗法。

由于黑色素瘤已知可产生多种新抗原，因此一个问题随之出现：基于mRNA的新抗原疫苗在其他肿瘤中是否也能达到类似疗效，例如那些不会产生个体化新抗原的肿瘤，或对检查点抑制剂更具抵抗性的肿瘤。例如，胰腺导管腺癌（PDAC）是一种致死性癌症，治疗选择有限，且突变负荷较低，导致新抗原较少，这使得T细胞难以将肿瘤与“自身”细胞区分开来。因此，传统PDAC癌症疫苗一直难以诱导持久的肿瘤特异性T细胞反应。近期，一个包括Memorial Sloan Kettering Cancer Center、BioNTech和Genentech研究人员在内的团队，通过测试一种用于PDAC的个体化mRNA–脂质复合物疫苗autogene cevumeran，对这一问题进行了研究；该疫苗编码最多20种新抗原。在一项I期试验中，在16例可进行安全性评估的接种患者队列中，autogene cevumeran联合手术、atezolizumab和化疗诱导了长期功能性T细胞，并延缓了PDAC复发。该治疗性癌症疫苗激活了肿瘤特异性免疫细胞，在部分患者中这些细胞可持续存在长达4年；与无应答者相比，应答者（8例患者）在3年随访时的复发风险降低。

通过缩短从原发肿瘤测序到个体化疫苗生成/制剂化之间的时间，有望推动mRNA应用扩展至其他实体瘤的一线治疗。与此同时，将检查点抑制剂与“现货型”mRNA疫苗联合进行临床开发，也可能为个体化疫苗策略提供另一种替代方案；这类“现货型”mRNA疫苗并非个体化设计，而是靶向在不同癌细胞类型中保守存在的肿瘤特异性抗原（表2）。

7. 基于mRNA的基因组修饰

尽管mRNA治疗药物所产生的蛋白表达具有短暂性（约72小时），这对于酶替代疗法等需要重复给药的应用而言仍是一个主要限制，但对于基于基因编辑、碱基编辑或prime editing的“一次性”疗法而言，这一特性反而是一种优势。新一代基于mRNA的治疗药物正在利用这一优势（图5）。随着基于mRNA的基因组修饰技术在临床环境中进一步发展，其挑战将从基因组编辑器的精确性、疗效和安全性，转向组织/器官和细胞特异性。

Fig. 5: mRNA-based genome editing.

图5. 基于mRNA的基因组编辑。

7.1 基于mRNA的基因破坏

一项开创性的首次人体研究使用LNP将基因编辑载荷体内递送至携带甲状腺素运载蛋白（TTR）基因突变、并因此发生甲状腺素运载蛋白淀粉样变性（ATTR）的患者肝脏中；该载荷由编码Cas9核酸酶的mRNA和单向导RNA（sgRNA）组成（图5a）。该基因会产生一种突变的“毒性蛋白”（ATTR），该蛋白被分泌后可被心脏摄取，导致不可逆损伤和心力衰竭；而这种基因编辑载荷的设计目的，是使TTR基因失活，从而阻止突变ATTR的产生。该研究利用了基因组修饰“一次性”的特点，以及静脉输注LNP可被肝脏摄取的能力，从而显著减少毒性突变蛋白释放进入全身循环。该候选药物名为NTLA-2001，其用于伴心肌病ATTR患者（NCT06128629）和伴多发性神经病变遗传性ATTR患者（NCT06672237）的III期试验已于2024年启动（见相关链接）。

与早期主要基于AAV或其他病毒载体的方法相比，LNP–mRNA介导的新一代基因组修饰治疗药物肝脏递送具有若干潜在优势。使用AAV载体时，单次给药通常足以使编码蛋白持续产生。尽管这对于上文讨论的酶替代疗法而言是理想的，但它可能增加基因组编辑器产生不期望脱靶效应的风险。相比之下，mRNA–LNP产生的基因组编辑蛋白是短暂表达的，从而降低了此类风险。此外，AAV载体只能容纳最大约5 kb的转基因，而mRNA–LNP在理论上没有载荷大小限制。Intellia近期还报道，在一小部分ATTR患者中，重复给予mRNA–LNP疗法可产生叠加治疗效应，从而能够对已给药治疗制剂的累积水平进行“滴定”，以尽量减少不良副作用（见相关链接）。然而，制剂化LNP–mRNA/向导RNA的精确体内剂量很可能具有高度可变性，取决于基因组靶点，并可能需要广泛优化，以避免与“脱靶”相关的副作用；同时还需要设计极其免疫沉默的LNP和超纯化mRNA，以避免产生炎症信号。在这方面，优化mRNA化学的各个方面，例如5′–3′ UTR（图1），可能有助于在尽可能低的剂量下实现最大治疗效果，从而进一步降低潜在安全性问题。

7.2 基于mRNA的碱基编辑

基于LNP–mRNA的编辑说明了临床研究中的一个难题：载荷和递送载体这两项技术都尚未得到充分临床验证，却需要被整合进同一种治疗药物中。基因组修饰领域的重大进展推动了纠正单核苷酸突变的方法发展，这类方法被称为碱基编辑。多种碱基编辑器已经被开发出来，从最初能够将胞嘧啶碱基替换为胸腺嘧啶的胞嘧啶碱基编辑器，到可引入腺嘌呤至鸟嘌呤替换的腺嘌呤碱基编辑器，以及最近出现的胞嘧啶至鸟嘌呤碱基编辑器；其中，腺嘌呤碱基编辑器目前在临床试验中进展最为领先。

Verve Therapeutics（现为Eli Lilly的子公司）近期报道了LNP–mRNA药物VERVE-102的临床概念验证。该药物可递送腺嘌呤碱基编辑器，在一部分家族性高胆固醇血症患者的PCSK9基因中插入终止密码子（见相关链接；图5b）。PCSK9通过降解低密度脂蛋白（LDL）受体，在调节LDL胆固醇水平中发挥关键作用。功能获得性突变会导致一种罕见类型的家族性高胆固醇血症；而该酶完全缺失则与较低的LDL胆固醇水平相关，这是由于LDL受体水平升高，并增强了血浆中LDL胆固醇的清除。尽管既往研究已经表明，无论采用siRNA还是单克隆抗体抑制该酶，几乎都能在所有患者中有效且显著降低LDL胆固醇水平（其他综述已有讨论），但在猴子的临床前研究中，碱基编辑治疗方法单次给药即可显著降低LDL胆固醇（20–70%），提示其可能作为控制LDL胆固醇的“一次性”方法。

尽管这些结果具有突破性，但它们也凸显了将两种新兴技术合并为单一治疗药物所面临的挑战。在首个进入临床试验的PCSK9碱基编辑器VERVE-101的一项小规模I期研究中，一名患者出现一过性肝酶升高和血小板减少，导致临床暂停（见相关链接）。尽管这一安全性信号的基础尚不完全清楚，但研究者希望该副作用具有剂量依赖性，并且使用一种不同的LNP，即掺入具有肝趋向性的N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）基团，可能通过避免剂量相关和/或LNP相关副作用来提高安全阈值。此后，Verve转向VERVE-102，该候选药物使用一种新的GalNAc修饰LNP，并且近期获得美国食品药品监督管理局（FDA）快速通道资格。此外，近期发表的另一种候选药物YOLT-101的I期试验中期结果显示，利用GalNAc修饰LNP和碱基编辑器使PCSK9失活，可使循环PCSK9水平呈剂量依赖性下降，提示GalNAc修饰LNP未来应用和持续临床开发具有前景。

目前，研究者正在探索将碱基编辑方法扩展至其他可能受益于PCSK9抑制的高胆固醇血症患者亚群，并探索靶向Lp(a)。Lp(a)是一种小脂蛋白，是动脉粥样硬化性心脏病的已知独立危险因素。然而，鉴于靶向PCSK9的siRNA治疗药物inclisiran疗效明确且近期已获批，并且每年仅需少数几次给药即可发挥作用，一个问题随之出现：除少数可能存在依从性问题的患者外，基因组编辑治疗药物是否能够获得临床应用动力。这些研究中的患者需要被仔细监测，以发现由基因组其他位置意外发生的脱靶单碱基对改变所导致的潜在副作用。寻找方法检测治疗后可能出现的、频率极低的脱靶效应，将是把这些令人振奋的结果扩展至其他靶点的关键。此外，将这一方法扩展至其他遗传性疾病可能会比较困难，尤其是那些患者特异性突变分散在整个靶基因中的疾病；这将需要针对每个特定突变基因优化向导RNA和所选CRISPR核酸酶，因此相较于通过siRNA进行功能性基因敲低，这会成为易规模化推广的障碍。尽管如此，目前已有多个聚焦于肝脏和肺部遗传性疾病的临床试验正在进行中。

近期，基于mRNA的碱基编辑达到了一个重要里程碑：它被用于治疗一名患有罕见遗传病氨甲酰磷酸合成酶1（CPS1）缺乏症的新生儿，这是全球首个基于CRISPR的N-of-1疗法。CPS1缺乏症是一种严重尿素循环疾病，其特征是血液中毒性水平的氨积累以及神经系统损伤，预计早期婴儿期死亡率为50%。该病目前的标准治疗是肝移植；鉴于临床情况紧急，研究者开发了一种腺嘌呤碱基编辑器，通过体内编辑纠正CPS1基因中一个有缺陷的拷贝。简而言之，患者出生时首先接受全基因组测序，以确定需要靶向的突变，即截短型Q335X CPS1变体。多方合作推动了患者特异性肝细胞系和用于纠正该突变的碱基编辑策略的严格开发。在转基因小鼠和NHP模型中确认其安全性后，该疗法在6个月内获得FDA批准用于患者治疗。该患者在7月龄和8月龄时接受了两次静脉输注，之后血氨浓度降低，对膳食蛋白的耐受性改善，且未发生严重不良事件。治疗后的报道结果令人鼓舞，尽管仍需要长期监测，以评估疗效持久性、免疫反应和迟发性安全性问题。从最初设计到在患者中测试，这一疗法实现的速度前所未有，凸显了多家学术机构、产业合作伙伴和FDA之间的协作努力。

其他值得关注的mRNA–LNP碱基编辑候选药物目前也正在接受安全性和疗效的临床研究，例如BEAM-302（见相关链接），这是一种体内肝靶向疗法，旨在通过一次性方法纠正α1-抗胰蛋白酶缺乏症；以及BEAM-101，这是一种用于治疗重度镰状细胞病的离体平台（见相关链接和表2）。鉴于碱基编辑器具有在细胞毒性有限的情况下引入精准遗传修饰的潜力，我们很可能会看到研究性碱基编辑器进一步扩展至更多适应症，包括用于治疗复发/难治性T细胞急性淋巴细胞白血病或T细胞淋巴母细胞淋巴瘤的碱基编辑CAR-T细胞（表2）。

7.3 基于mRNA的基因插入

近期prime editing的临床前进展表明，通过向目标细胞递送逆转录酶–切口酶融合蛋白、向导RNA和PEG RNA模板，可以以位点特异性方式插入小段氨基酸序列。一个复杂且限制性的因素是高效体内递送，因为该融合蛋白体积较大（>6 kb），超过了AAV载体的容量。因此，研究者采取了多种方法，使切口酶和逆转录酶可在不同载体中共同表达，同时递送模板和向导RNA。包裹mRNA的LNP在mRNA长度为1.9 kb时，平均每个纳米颗粒含有2.8个mRNA分子，而每个LNP所含mRNA拷贝数与mRNA大小呈负相关。尽管目前仍处于早期阶段，但核心LNP技术若能取得进展以容纳更大载荷，可能为AAV介导方法提供明确替代方案；在AAV介导方法中，载荷大小限制和安全性是关键因素。

研究者也正在开发利用CRISPR技术将大片段DNA插入特定基因组位点的新方法，这对于真正实现罕见蛋白缺乏症“一次性”治疗可能具有突破性意义。在很大程度上，这些方法需要将两个不同载体转染至同一个目标细胞，因此对体内递送效率提出了极高要求，而这仍然是一个主要障碍。然而，近期已有研究显示，在人类细胞中，单个LNP的递送即可驱动整个转录单元以位点特异性方式插入安全基因组港湾（图6）。值得注意的是，这种方法基于逆转座子技术，允许模板被装入同一个LNP中，并且不需要CRISPR或向导RNA，从而避免了病毒载体及其相关的安全性、大小限制和生产成本问题。类似的全RNA介导基因整合系统也已有报道，显示其可通过临床适用的LNP实现高水平整合效率。近期，其他利用整合酶技术平台插入完整转录单元的新方法也已被开发出来。然而，这些研究是在培养的人类细胞中开展的体外研究，而开发该平台的公司Tome Biosciences随后因财务限制已经关闭。

图6. 转录单元整合入基因组安全港湾。

7.4 用于造血细胞谱系的基因组修饰治疗药物

开发能够优先靶向造血细胞谱系的新型mRNA递送系统，可能使多种血液细胞疾病迫切需要的遗传治疗成为可能。一项里程碑式临床研究凸显了这一潜力，该研究为首个基于CRISPR的疗法Casgevy（exagamglogene autotemcel）于2023年获批奠定了基础。Casgevy已证明能够改善镰状细胞病或β-地中海贫血患者的症状，例如由成人血红蛋白缺陷引起的疼痛危象。该疗法使转录因子BCL11a失活；BCL11a在出生后不久会抑制胎儿血红蛋白（HbF）合成，因此使其失活可促进HbF产生，以补偿缺陷成人血红蛋白形式。然而，该疗法是通过离体修饰患者来源的造血干细胞（HSC）制备而成，并且在自体骨髓移植前需要复杂的预处理方案；这与严重风险、长期住院以及几乎令人难以承受的高昂成本相关。类似地，首个进入临床试验的prime editor（NCT06559176），即Prime Medicine的PM359，也是一种自体离体HSC疗法；该疗法用于慢性肉芽肿病，这是一种由编码NADPH氧化酶复合物组成蛋白的基因突变引起的罕见疾病。该公司报告称，在首例接受治疗的患者中，NADPH氧化酶活性得到恢复，并且安全性特征可接受（见相关链接）。

目前，能够实现HSC高效且选择性体内遗传操作、同时绕过预处理方案需求的非病毒递送系统，是mRNA和基因组编辑治疗领域最具吸引力的目标之一。多种方法正在研究中，包括新一代LNP，其设计目标是在全身静脉给药后避免肝脏摄取，随后实现向造血细胞谱系的递送。当暴露于血清时，LNP表面会形成蛋白冠，因此一种方法是在LNP表面包被配体和抗体，以增强其优先组织摄取。另一种日益受到关注的方法，是用针对特定应用的肽表位对LNP进行共价修饰，以增强细胞特异性靶向。研究者希望为LNP或其他递送载体赋予某种“分子归巢”剂，使其产生类似GalNAc基团通过结合去唾液酸糖蛋白受体而增强肝脏摄取的效果。鉴于近期LNP–mRNA介导的淋巴细胞/巨噬细胞优先靶向在临床前研究中取得成功，将这些研究进一步扩展至成熟血细胞类型，很可能会吸引更多关注。

8. 通过mRNA治疗药物进行免疫细胞重编程

mRNA诱导的嵌合抗原受体（CAR）T细胞，已经通过体内和离体应用，在癌症和自身免疫性疾病治疗中显示出令人瞩目的早期成功。靶向免疫细胞的mRNA治疗药物中，进展最为领先的之一是Cartesian Therapeutics开发的自体mRNA CAR-T细胞疗法Descartes-08。该方法从患者个体中提取T细胞，并在离体条件下用一种编码CAR的mRNA进行转染；该CAR靶向浆细胞上表达的B细胞成熟抗原（BCMA）。随后，这些细胞被回输至患者体内，以清除自身反应性B淋巴细胞，从而降低自身抗体水平。该方法旨在解决传统用于癌症和自身免疫性疾病的DNA工程化CAR-T细胞疗法的局限；传统CAR-T细胞疗法在给药前需要进行淋巴细胞清除，以创造适当环境，使CAR-T细胞在输注后能够增殖并达到治疗浓度。此外，由于mRNA不会整合进基因组，因此与DNA和病毒载体转导的CAR-T细胞相关的转基因介导突变风险很低；同时，mRNA CAR-T细胞的药代动力学预计更可预测，从而降低细胞因子释放综合征等严重毒性的风险。在一项已完成的Descartes-08用于全身型重症肌无力（gMG）的IIb期试验（NCT04146051）中，研究者在12个月期间观察到持久应答和合适的安全性特征。Descartes-08用于重症肌无力患者的III期AURORA试验近期已纳入首例患者（见相关链接），其用于系统性红斑狼疮患者的II期试验也正在进行中（NCT06038474；表2）。

尽管对于Descartes-08这类疗法而言，离体修饰是可行的，但在过去几年中，能够在体内递送后靶向特定免疫细胞的定制化LNP（图1）的设计和开发已经取得重大进展，推动mRNA与基于T细胞的免疫疗法日益融合。近期，小鼠模型实验显示，利用mRNA在体内生成CAR-T细胞具有潜在可行性，无需进行离体分离、慢病毒转染以及后续扩增，也可避免这些步骤所带来的高成本。这将显著提高当前个体化细胞免疫肿瘤治疗方法的可扩展性（图7），同时也有助于促进并拓展CAR-T细胞疗法在自身免疫性疾病中的应用。此外，mRNA固有的短暂表达特性，可能有助于减轻CAR-T细胞诱导的细胞毒性效应。

图7. 用CAR构建体在体内修饰免疫细胞。

该方法使用携带肽表位的新型LNP，这些肽表位能够选择性识别目标T细胞亚型，从而实现嵌合CAR-T细胞mRNA的细胞类型限制性表达。通过在LNP表面偶联CD4抗体，也已实现对脾脏CD4⁺ T细胞的靶向。该方法依赖于将识别T细胞的抗体或配体直接化学偶联至LNP，从而使载荷避开肝脏并转向目标细胞类型。早期研究提示，将这些表位置于LNP表面可使其在很大程度上逃避肝脏摄取，而这是任何旨在实现体内、非肝脏、细胞类型特异性表达方法的核心目标之一。

在Capstan Therapeutics近期发表的一项研究中，来自宾夕法尼亚大学和美国国立卫生研究院（NIH）的共同作者参与其中，研究者将编码抗人CD19 CAR的mRNA包裹进靶向T细胞的LNP中。给药后，这一mRNA–LNP候选药物可在小鼠血液、骨髓、脾脏和淋巴结中快速产生工程化体内CD8⁺ T细胞，并在小鼠和非人灵长类动物（NHP）中实现肿瘤控制。

上述研究为利用LNP–mRNA进行体内重编程的可行性提供了概念验证，这可能对癌症以及自身免疫性疾病产生重大影响。尽管如此，LNP–配体/抗体制剂的可规模化生产仍然是一个挑战，同时还需要改进偶联方法。该方法最终能否成功，可能不仅取决于递送效率，还取决于体内重编程T细胞的表达效率及其最终在体内扩增的程度，同时还取决于在其他非免疫细胞类型中发生旁逸表达所可能带来的副作用。

对于任何非疫苗类治疗性mRNA而言，一个必要组成部分是完全的免疫沉默。如前所述，第一代LNP会刺激先天和适应性免疫系统，在当前COVID mRNA疫苗中本质上起到佐剂作用。同样如前文所述，已有多种下一代LNP通过改变可离子化脂质的化学性质，包括头基、连接臂和脂肪族侧链，PEG组成、胆固醇含量等方式，被工程化设计以降低其免疫原性（图1）。随着进一步优化，并结合超纯化以去除或尽量减少具有强免疫刺激作用的双链RNA污染物，近期在多发性硬化小鼠模型中的实验研究提示，利用能够逃避肝脏摄取的定制化LNP，将编码自身抗原的mRNA递送至APC，并且不伴随共刺激，可能实现耐受化，从而诱导对特定自身或非自身抗原的选择性耐受。这一方法在灵长类动物中的转化情况，将成为检验其潜在临床适用性的关键试验场。由于LNP通常会识别巨噬细胞及相关APC表面的清道夫受体，再加上近期mRNA重编程APC能力方面取得的进展，这一方向可能对新一代癌症治疗药物以及自身免疫性疾病患者的耐受诱导产生重要影响。

迈向mRNA 2.0+

尽管5年前mRNA治疗药物仍更多是一种愿景，但该领域如今已准备好远远超越疫苗。这一点可由上述临床试验中正在研究的多样化应用，以及这些试验结果将要回答的问题体现出来。mRNA技术是否会像已经影响疫苗领域那样，对基因组医学领域产生影响，并为其他治疗模式难以解决的遗传性疾病，包括超罕见病，带来希望？mRNA技术能否通过实现T细胞等免疫细胞的体内修饰和重编程，帮助CAR-T细胞疗法突破血液癌症范围，将其变革性成功扩展至实体瘤和自身免疫性疾病？mRNA治疗药物是否可以用于治疗心脏和肾脏的常见疾病？简而言之，mRNA治疗2.0+还需要什么？

迄今为止，推动mRNA治疗药物发展的许多核心进展都集中在改善mRNA载荷本身，从而实现快速设计mRNA、验证其临床前安全性和疗效，并以规模化方式生产以实现全球分发。mRNA载荷的各个方面均已成为优化工作的重点，例如加帽、密码子优化、化学修饰、UTR设计、poly(A)尾修饰和超纯化，但这些优化并不一定适用于每一种潜在治疗应用。例如，将mRNA技术用于酶替代疗法时，需要延长表达并实现重复给药；但对于基因组医学中的“一次性”应用而言，这些特性并非必需。因此，进一步优化仍有相当大的空间，未来可能构建一个“自由组合”的工具箱，根据具体治疗应用选择特定组成部分。

例如，多家生物技术公司正在开发新的mRNA构型，以提高表达持续时间和表达幅度，从而降低给药频率，包括自扩增mRNA和环状mRNA（circRNA）（Box 1）；同时，与合成DNA模板以及优化体外转录试剂和方案相关的规模、速度和/或生产成本也可能得到改善。此外，新型翻译控制机制正在被用于更好地调控mRNA表达的组织和细胞类型特异性。通过将microRNA结合位点作为分子开关，多个团队已经报道，在线性mRNA和circRNA系统中均可提高表达精准度。此外，AI的出现也开始通过优化密码子使用、UTR、poly(A)尾长度和mRNA加帽来推动mRNA治疗药物改进（Box 2）。

尽管mRNA组分方面的进展能够支持mRNA治疗2.0+的发展，但以临床可行、安全且剂量依赖的方式，将mRNA治疗药物递送至特定细胞类型和组织的能力，例如通过定制化LNP、病毒载体、聚合物和囊泡实现递送，可能具有变革性。目前，肝脏是基于mRNA的基因组治疗药物的主要靶器官，但越来越明显的是，许多当前这类疗法关注的肝脏靶点，例如ATTR、PCSK9和Lp(a)，可以更容易地用siRNA进行治疗。因此，开发新的临床可行方法，以在心脏、骨骼肌和肾脏等其他器官中实现高效、优先表达，可能成为罕见病和常见病患者治疗重大进展的基础。一种处于临床前阶段的新兴技术，是将液体mRNA治疗药物包裹后口服递送至肠道。经过特殊配方设计的RNACap可以保护易吸收的mRNA免受胃内降解性环境影响，并通过压力驱动机制在肠道中释放mRNA载荷。这种非侵入性、可自行给药的mRNA治疗递送方法，能够克服慢性疾病治疗中常见的一些挑战。

近期，LNP设计以及通过吸入方式递送至肺部方面的进展，已经推动多种肺靶向mRNA治疗药物启动临床试验（表2）。其中包括一项I/II期临床研究（NCT05668741），评估一种名为VX-522的mRNA疗法，用于治疗其突变不适合小分子CFTR调节剂治疗的囊性纤维化患者。然而，由于耐受性问题，该项目已于2026年5月终止（见相关链接）。肺部mRNA递送也被用于一种名为ETH47的mRNA候选药物，该药物由Ethris开发，目前处于治疗哮喘的IIa期试验（NCT07059767）。Ethris开发了一种专有阳离子LNP制剂，能够稳定非免疫原性mRNA，同时保护其在雾化过程中不被破坏。其mRNA吸入制剂经冻干处理，并可在室温下保存，类似传统哮喘吸入剂（见相关链接）。因此，定制化LNP和装置技术的进展，都为实现更靶向地递送至肝脏以外器官带来了巨大前景。

通过向传统LNP中加入带电脂质，即SORT（选择性器官靶向）分子，或替换LNP中的标准辅助脂质，可以使LNP靶向脾脏或肺部。Gensaic正在开发另一种新型递送技术，该技术利用AI和噬菌体展示技术识别蛋白配体，从而实现治疗分子的选择性递送（见相关链接）。此外，纳米条形码系统也可促进发现靶向特定组织和细胞的LNP，早期啮齿类动物研究已经显示了这一点。近期一项研究结合条形码策略和单细胞纳米颗粒靶向测序（SENT-seq），评估了一个具有不同化学组成和专有可离子化脂质的LNP库在体内递送RNA的效果。有趣的是，该团队在不使用靶向基团的情况下，鉴定出一种能够在啮齿类动物和NHP中将mRNA递送至造血干细胞和祖细胞的LNP。能够靶向骨髓的低免疫原性LNP的产生，对于治疗多种血液系统疾病具有直接意义和潜力。Liberate Bio也正在NHP中应用条形码策略，并结合AI方法，鉴定具有理想肝外趋向性的LNP制剂（见相关链接）。体内递送能力的改善，可能赋能新一代基因组医学；对于这类治疗而言，短暂表达是理想特性，例如用于“一次性”应用，并且相关技术如今正扩展至RNA编辑和表观基因组编辑。

值得注意的是，iPhone在IT领域留下的“印记”，不仅来自专注于制造产品的公司，也来自那些更专注于通过搜索引擎和应用程序传递信息的公司。或许，mRNA 2.0将由能够将其高效递送至特定细胞位置的技术开启。