避免“脱靶”效应 研究人员提高未来mRNA治疗的安全性

避免“脱靶”效应研究人员提高未来mRNA治疗的安全性剑桥大学MRC毒理学组的生物化学家安妮-威利斯（AnneWillis）教授和免疫学家詹姆斯-塔文蒂兰（JamesThaventhiran）博士领导了这项工作。图片来源：MikeThornton,StillVisionPhotography研究人员发现，目前mRNA疗法中含有的一种名为N1-甲基假尿嘧啶的化学修饰碱基是造成mRNA序列"滑动"的原因。MRC毒理学小组与肯特大学、牛津大学和利物浦大学的研究人员合作，检测了接受辉瑞公司COVID-19mRNA疫苗的人体内产生"脱靶"蛋白质的证据。他们发现，在这项研究中，21名接种疫苗的患者中有三分之一出现了非预期的免疫反应，但没有产生任何不良反应，这与有关COVID-19疫苗的大量安全性数据相符。研究小组随后重新设计了mRNA序列，通过纠正合成mRNA中容易出错的基因序列，避免了这些"脱靶"效应。这样就产生了预期的蛋白质。这种设计修改可以很容易地应用于未来的mRNA疫苗，以产生预期效果，同时防止危险和意外的免疫反应。"研究毫无疑问地表明，针对COVID-19的mRNA疫苗接种是安全的。数十亿剂量的Moderna和辉瑞mRNA疫苗已经安全接种，拯救了全世界的生命，"报告的共同资深作者、英国医学研究中心毒理学组的JamesThaventhiran博士说。他补充说："我们需要确保未来的mRNA疫苗同样可靠。我们对'防滑'mRNA的展示是对这一药物平台未来安全性的重要贡献。""这些新疗法为治疗多种疾病带来了希望。随着数十亿英镑的资金流向下一组mRNA疗法，必须确保这些疗法的设计不会产生意想不到的副作用，"MRC毒理学组主任、该报告的共同资深作者安妮-威利斯（AnneWillis）教授说。同时也是Addenbrooke医院执业临床医生的Thaventhiran说："我们可以从疫苗的mRNA中移除容易出错的代码，这样人体就能制造出我们想要的蛋白质，从而产生免疫反应，而不会在无意中制造出其他蛋白质。未来mRNA药物的安全问题在于，错误导向的免疫具有巨大的潜在危害，因此应始终避免脱靶免疫反应。"威利斯补充说："我们的工作既提出了对这种新型药物的担忧，也提出了解决方案，这是来自不同学科和背景的研究人员之间重要合作的结果。这些发现可以迅速付诸实施，以防止未来出现任何安全问题，并确保新的mRNA疗法与COVID-19疫苗一样安全有效。"将合成mRNA用于治疗目的之所以具有吸引力，是因为它的生产成本低廉，因此可以通过让更多人获得这些药物来解决全球范围内严重的健康不平等问题。此外，合成mRNA还可以快速改变--例如，用于制造新的COVID-19变异疫苗。在Moderna和辉瑞的COVID-19疫苗中，合成mRNA被用来使人体制造来自SARS-CoV-2的尖峰蛋白。机体会将mRNA疫苗产生的病毒蛋白识别为外来蛋白，并产生保护性免疫。这种免疫力会持续存在，如果人体日后接触到病毒，免疫细胞可在病毒引发严重疾病之前将其中和。细胞的解码机制称为核糖体。它"读取"天然和合成mRNA的遗传密码，从而产生蛋白质。核糖体在mRNA上的精确定位对于制造正确的蛋白质至关重要，因为核糖体每次"读取"mRNA序列的三个碱基。这三个碱基决定了下一个加入蛋白质链的氨基酸是什么。因此，即使核糖体沿着mRNA发生微小的移动，也会严重扭曲代码和由此产生的蛋白质。当核糖体在mRNA中遇到一串被称为N1-甲基假尿苷的修饰碱基时，大约有10%的时间会发生偏移，导致mRNA被误读，产生非预期的蛋白质--足以引发免疫反应。从mRNA中移除这些N1-甲基假尿苷可以防止"脱靶"蛋白质的产生。参考文献：《mRNA的N1-甲基假尿苷酰化导致+1核糖体框架转移》，2023年12月6日，《自然》。DOI:10.1038/s41586-023-06800-3编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402569.htm

以色列研发出针对致命细菌的mRNA疫苗

以色列研发出针对致命细菌的mRNA疫苗（早报讯）mRNA（信使核糖核酸）疫苗大多针对病毒而不是细菌。以色列特拉维夫大学日前发表声明说，大学人员参与的研究团队成功研发出一款针对鼠疫耶尔森菌的mRNA疫苗，该技术或将有助解决耐抗生素细菌的问题。新华社报道，根据特拉维夫大学声明，研究在动物模型中进行，所有接种这种mRNA疫苗的动物都完全实现了免受鼠疫耶尔森菌的侵害。这一新技术可快速开发出有效针对细菌的疫苗，以对抗由耐抗生素细菌引发的流行性疾病。相关论文已发表在美国《科学进展》杂志上。声明说，目前的mRNA疫苗——包括部分冠病疫苗，能有效预防病毒感染，但对细菌无效。病毒依赖宿主细胞繁殖，将自己的mRNA分子插入人体细胞，并以人体细胞为工厂，基于自己的遗传物质生产病毒蛋白，实现自我复制。mRNA疫苗就模拟了这一过程，科学家在实验室合成出同样的mRNA分子，将其包裹在脂质纳米颗粒中。接种疫苗后，脂质会黏附于人体细胞，细胞开始生产病毒蛋白质，免疫系统提前熟悉了这些蛋白质后，未来接触到真的病毒就可以发挥保护作用。细菌的情况则完全不同：它们无须依赖人体细胞制造自身蛋白质。而且，由于人类和细菌的进化完全不同，即使基于相同的基因序列，细菌制造的蛋白质也可能与人类细胞的蛋白质有所差异。声明援引领衔这项研究的特拉维夫大学博士埃多·科恩的话说：“研究人员曾尝试在人体细胞中合成细菌蛋白质，但接触这些蛋白质后人体内抗体水平偏低，并且普遍缺乏保护性免疫作用。”为解决这一问题，研究人员成功开发出分泌细菌蛋白质的方法，使得免疫系统识别出了疫苗中可引发免疫反应的细菌蛋白质，并提高了细菌蛋白质的稳定性，确保其不会在体内过快分解，从而获得了完全的免疫反应。声明说，由于过去几十年人类过度使用抗生素，许多细菌已产生对抗生素的耐药性。耐抗生素细菌已对人类健康构成一定威胁，开发出一种新型疫苗或将为这一全球性问题提供答案。

研究人员发现植物如何重新规划其细胞以对抗入侵者

研究人员发现植物如何重新规划其细胞以对抗入侵者在战争时期，工厂可以重新调整以支持战斗的需要。装配线改变路线，从制造汽车零件到制造机枪，或从生产洗衣机到生产飞机引擎。现在杜克大学研究人员发现，植物也可以从和平时期转向战时生产。农作物和其他植物经常受到微生物的攻击，包括细菌、病毒和其他病原体。当植物感觉到微生物入侵时，它的细胞内的蛋白质化学汤会发生深刻的变化。在最近发表在《细胞》杂志上的一项新研究中，研究人员揭示了植物细胞中的关键成分，这些成分对其蛋白质制造机器进行了重新编程以对抗疾病。每年，大约15%的作物产量因细菌和真菌疾病而损失，使全球经济损失约2200亿美元。植物依靠其免疫系统来帮助它们进行反击。与动物不同，植物没有专门的免疫细胞，可以通过血液到达感染的地点。相反，植物中的每一个细胞都必须能够站立和战斗来保护自己，迅速转变为战斗模式。当植物受到攻击时，它们将优先事项从生长转向防御。这意味着细胞开始合成新的蛋白质并抑制其他蛋白质的产生。细胞中数以万计的蛋白质做了许多工作：催化反应，识别外来物质，作为化学信使，并将材料移入和移出。为了制造一种特定的蛋白质，细胞核内的DNA中遗传指令被转录成一种叫做mRNA的信使分子。这条mRNA链然后进入细胞质，在那里被称为核糖体的结构"读取"信息并将其翻译成蛋白质。在一项研究中，研究人员发现当植物被感染时，某些mRNA分子会比其他分子更快地翻译成蛋白质。研究人员发现，这些mRNA分子的共同点是RNA链前端的一个区域，其遗传密码中的字母反复出现，其中核苷酸碱基腺嘌呤和鸟嘌呤不断重复。研究人员证明，当植物检测到病原体攻击时，为核糖体登陆和读取mRNA提供信号的分子路标被移除，这使细胞无法制造其典型的"和平时期"蛋白质。相反，核糖体绕过通常的翻译起点，使用RNA分子内反复出现的As和Gs区域进行对接，并从那里开始阅读，基本上走了一条捷径，通过了解植物如何取得这种平衡，研究人员希望找到新的方法来设计抗病作物，而不影响产量。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310915.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310915.htm

科学家发现抗癌药物对细胞器的意外影响

科学家发现抗癌药物对细胞器的意外影响荧光图像显示细胞核（紫色）中有正常的核小体（亮橙色），周围有肌动蛋白丝（深蓝色）。图片来源：斯塔沃斯医学研究所格顿实验室塔玛拉-波塔波娃提供核糖体生物生成是最基本、最耗能的细胞过程之一，它是制造所有蛋白质的细胞机器的形成过程。对于癌细胞来说，这一过程至关重要。斯托沃斯医学研究所（StowersInstituteforMedicalResearch）最近在《eLife》杂志上发表的一项研究筛选了1000多种现有的抗癌药物，以评估它们如何影响核仁的结构和功能，核仁是制造核糖体的无处不在的细胞器。"所有细胞都必须制造蛋白质才能发挥作用，因此它们必须制造核糖体，而核糖体本身也是蛋白质复合物，"第一作者、研究员詹妮弗-格顿（JenniferGerton）博士实验室的研究专家塔玛拉-波塔波娃（TamaraPotapova）博士说，"在癌细胞中，核糖体的生产必须处于超速状态，以补偿需要更多蛋白质的高增殖率。"正常核仁及其在化疗药物抑制转录细胞周期蛋白依赖性激酶后的极端应激状态图解。图片来源：斯托沃斯医学研究所马克-米勒和塔玛拉-波塔波娃提供核小体是细胞核的一个特殊部分，它容纳核糖体DNA，核糖体RNA的产生和核糖体的组装主要在这里进行。核小体的外观差异很大，是这一过程总体健康状况的直观指标。因此，研究小组找到了一种利用这种变化的方法，并询问化疗药物如何影响核小体，从而导致核小体应激。格顿说："在这项研究中，我们不仅评估了抗癌药物如何改变核小体的外观，还确定了导致核小体形状不同的药物类别。这使我们能够根据核小体的外观创建一个分类系统，成为其他研究人员可以使用的资源。"由于癌症的特征是无节制的增殖，现有的大多数化疗药物都旨在减缓这种增殖。"我们的逻辑是，观察这些药物是否有意或无意地影响核糖体的生物生成，以及影响的程度如何，"波塔波娃说。"打击核糖体的生物生成可能是一把双刃剑--它会损害癌细胞的生存能力，同时改变正常细胞的蛋白质生产。"不同的药物会影响癌症生长的不同途径。那些影响核糖体生成的药物会诱发不同的核极应激状态，表现为容易看到的形态变化。然而，核极应激很难测量。荧光图像显示抑制转录酶或细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的药物诱导的核极应激。左上角显示的是一个正常细胞，两种重要的核仁蛋白（品红色和绿色）和DNA（蓝色）都被染色。其余面板显示CDK或转录抑制药物对核小体的影响。图片来源：斯塔沃斯医学研究所格顿实验室塔玛拉-波塔波娃提供波塔波娃说："这是阻碍这一领域发展的问题之一。细胞可以有不同数量、不同大小和形状的核小体，要找到一个能完全描述"正常"核小体的单一参数一直是个挑战。开发这一工具（我们称之为"核小体正常性评分"）使我们能够精确测量核小体应力，其他实验室也可以用它来测量其实验模型中的核小体应力。"通过对核极应激抗癌化合物的全面筛选，研究小组特别发现了一类酶，即细胞周期蛋白依赖性激酶，抑制这类酶几乎可以完全破坏核仁。许多这类抑制剂在临床试验中都失败了，而它们对核仁的有害影响以前并没有得到充分认识。药物在临床试验中失败的原因往往是其脱靶效应可能导致过多的意外毒性。这意味着，针对一种途径设计的分子也可能影响另一种途径或抑制细胞功能所需的酶。在这项研究中，研究小组发现了对整个细胞器的影响。波塔波娃说："我希望这项研究至少能让人们进一步认识到，一些抗癌药物可能会对核仁造成意想不到的破坏，这种破坏可能非常突出。在新药研发过程中应考虑到这种可能性"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379797.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379797.htm

张文宏点评mRNA疫苗技术获诺奖：人类文明史上的又一次“盗火”

张文宏点评mRNA疫苗技术获诺奖：人类文明史上的又一次“盗火”复旦大学附属华山医院感染科张文宏教授在10月4日发表于“华山感染”公众号上的文章中点评mRNA疫苗技术获得诺贝尔奖时称，mRNA疫苗技术的落地，是人类文明史上的又一次“盗火”，预示可能会带来生物医药领域的巨变。张文宏称，与历史上的减毒活疫苗、灭活疫苗，以及重组蛋白疫苗不同，mRNA属于核酸疫苗，在新冠疫情中首次用于人类对抗疾病，系通过直接注射mRNA在体内表达特异性蛋白来保持持续的免疫应答，建立很强的免疫力。以下为张文宏点评全文：mRNA疫苗技术落地是人类文明史上的又一次“盗火”，预示可能会带来生物医药领域的巨变人类识别外来病原体的核酸并诱导强烈的炎症反应，通过炎症反应消除病原体是人类进化中形成的保护机制，可以有效识别各种蛋白和核酸。天然免疫细胞可以识别DNA或者RNA病毒的核酸，进而诱发强烈的炎症反应，同时对病毒抗原进行呈递，诱导获得性免疫，达到消除病原体的目的。这是人类在自然界生存数百万年的免疫力密码，但mRNA疫苗注射后也会像病毒一样，被人类的免疫系统识别，诱发炎症反应，最终被迅速降解，就不能继续表达疫苗靶蛋白，起到疫苗的作用了。mRNA疫苗技术的落地正好是绕过了人类数百万年形成的核酸识别与炎症反应，让mRNA疫苗实现在体内靶向分子的表达，这一技术落地是人类科学的又一次底层技术突破，会带来我们难以预计的生物医药领域巨变。从疫苗的发展史来看，就时间线上而言，减毒活疫苗和灭活疫苗最早来到科学舞台上，是科学家针模拟人类感染病原体后产生免疫力的过程，来完成了一次与自然感染接近的过程，进而获得了免疫力，比如天花病毒疫苗、水痘病毒疫苗、麻疹病毒疫苗都是属于这一类，这些疫苗在人类历史上消除传染病流行立下了不灭的功勋。随后是重组蛋白疫苗等组分疫苗问世，这一代的疫苗是通过模拟病毒一些重要蛋白而制作的靶向疫苗，人体针对这些病毒组分产生抗体和免疫反应，起到建立免疫力的作用，针对特定的组分产生的免疫力会更强，像乙肝疫苗就是这一类疫苗，目前我国2000年后出生的群体几乎人人接种了乙肝疫苗，因此2000年以后出生的人口中，几乎很少有人感染乙肝病毒了。mRNA属于核酸疫苗，新冠疫情中首次用于人类对抗疾病，系通过直接注射mRNA在体内表达特异性蛋白来保持持续的免疫应答，建立很强的免疫力。由于在疫苗的制造工艺上不需要再进行蛋白的表达和纯化，只要合成基因就可以了，对疫苗的制造工艺而言是一次极大的技术突破，用于应对新冠这样的突发传染病，优势非常明显。但更为重要的是这类技术的临床应用从此打开了一个新的天地。人类文明从掌握用火的技术开始，自此人类的发展日新月异，从沃森发现DNA双螺旋结构，继而明白了基因复制和翻译功能蛋白的秘密，直至这次通过mRNA技术用于疫苗的研发和应用，以及应对大流行的成功，标志着人类掌握了直接输注核酸在体内表达所需要的疫苗成分或者其他疾病治疗所需要的蛋白组分，对于肿瘤性疾病、遗传性疾病、免疫性疾病，将带来极大的前景。延伸阅读：1961年，在加州理工学院的一个实验室，科学家首次成功提取到mRNA。之后对其功能和生物学行为进行了充分的研究。科学界发现，在DNA和蛋白质之间有个“中间人”，负责传递信息，mRNA正是这个“中间人”。mRNA（MessengerRNA），又称为信使RNA，是由DNA的一条链作为模板转录而来的，携带遗传信息的能指导蛋白质合成的一类单链RNA。通俗来讲，mRNA复制了细胞核中双链DNA的一条链的遗传信息，随即离开细胞核在细胞质中生成蛋白质。在细胞质中，核糖体沿着mRNA移动，读取其碱基序列，并翻译成其相应的氨基酸，最终形成蛋白质。1990年，威斯康星大学Wolff等才首次报道肌内注射mRNA到小鼠骨骼肌里，可以表达相应蛋白质并产生免疫反应。这揭示了mRNA技术用于疫苗研究的可能性。2年后，又有研究者将编码激素的mRNA，直接注射至小鼠大脑中，发现有缓解尿崩症的作用。这说明mRNA具备成为治疗性药物的潜力。mRNA疫苗的原理是是将编码疾病特异性抗原的mRNA引入体内，利用宿主细胞的蛋白质合成机制产生抗原，从而触发免疫应答，从而达到预防疾病作用。如果将人体比作一台机器，那么数百万种微小的蛋白质便是维持机器运行的零部件，而mRNA则是制造零部件的总指挥。也就是说mRNA序列注射到人体后，跳过体外合成蛋白质的过程，直接在人体细胞内生产病原体免疫表位的蛋白，对免疫系统进行了“战前演习”，诱导识别病毒蛋白，从而产生对特定病原体的免疫记忆。当真正病原体进入人体时，免疫细胞如同训练有素的军人，快速识别病原体对其发动精准攻击。mRNA疫苗技术路线相比更传统疫苗具有三个重要的优势：快速、安全和高效。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388043.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388043.htm

科学家可能发现了乙型肝炎病毒（HBV）的致命弱点

科学家可能发现了乙型肝炎病毒（HBV）的致命弱点乙型肝炎病毒（HBV）微小、危险、传染性强。它慢性感染约2.96亿人，每年夺走约100万人的生命。这种难以捉摸的病毒主要针对肝脏，在导致肝硬化或癌症之前往往没有任何症状。大多数治疗方法都试图抑制病毒的聚合酶（pol）蛋白。但这些治疗都是终身性的，无法根治。现在，洛克菲勒大学查尔斯-M-赖斯实验室的研究人员揭示了前所未见的机制，这可能会带来治疗乙型肝炎病毒的新方法。他们在《细胞》（Cell）杂志上发表了这一研究成果。"目前的抑制剂可以减轻感染，但无法根除感染，"莱斯大学病毒学和传染病实验室研究助理教授、论文资深作者比尔-施耐德（BillSchneider）说。"基础科学可以提供新的见解，并带来不同的策略。这就是我们重新回到绘图板上，进一步了解这种病毒的原因"。HBV基因组异常保守，超过一半的基因组包含重叠阅读框架，即核苷酸编码多种蛋白质的区域。由于其中一个阅读框架内的单个突变会导致另一个阅读框架发生变化，因此病毒必须严格控制这些错综复杂的区域，以防止潜在的灾难性影响。然而，HBV显然有足够的灵活性来适应新的环境和宿主。施耐德说："它在人类中是一种非常成功的病毒，它的近亲会感染各种鸟类和哺乳动物。"人们对HBV如何在基因的刚性和灵活性之间取得微妙的平衡一直知之甚少，因为这些重叠的框架很难区分开来。它们的集体作用掩盖了单个蛋白质的机制。在HBV复制过程中发挥重要作用的pol蛋白一直是研究人员关注的焦点。它是一种多用途分子，其重要性体现在它的体积上；它比其他病毒蛋白大得多，包裹着三分之二的HBV循环基因组，与其他三种蛋白共享一个重叠阅读框。为了更好地了解其动态成分，莱斯的研究小组采用了他们去年开发的一种新方法，将RNA送入培养细胞以产生病毒DNA、蛋白质和其他产物。这种方法使他们能够解除或分离重叠阅读框中蛋白质的功能，从而更清楚地了解Pol。"想象一下，两张不同文字的透明纸叠在一起。如果你能取下其中的一张，就会更容易阅读，"施耐德说。"这就是我们的RNA传输系统所能做到的。"接下来，他们使用了深度突变扫描--一种可以揭示数以万计的蛋白质变体的机制和行为的高通量方法。他们利用这种方法测试了pol蛋白质中几乎所有可能的变体，并了解了它对每种变化的反应。他们的第一个意外发现是，Pol蛋白的末端对名为脯氨酸的氨基酸有严格要求。核糖体是制造蛋白质的分子机器，它沿着信使RNA分子的长度行进，并将代码翻译成氨基酸链。连续出现多个脯氨酸会让核糖体停滞不前。当核糖体停在代码中的某个特定位置时，就会暂时阻止翻译。果然，他们发现，制造pol蛋白的核糖体在末端前就停止了，蛋白质被拴在核糖体上，就像气球拴在孩子的手上一样，"它就是不肯放手。"研究认为，这种停滞可能使蛋白质有时间正确折叠以完成其工作，更重要的是，增加了它与正确的RNA（即编码它的RNA）结合的机会。只有这样，蛋白质才会被释放出来。人们早就知道，pol蛋白更喜欢反向转录它所来自的RNA（称为顺式偏好），而不是寻找另一种RNA进行复制，但它是如何通过核糖体停滞来实现这一点的，直到现在人们还不得而知。这一过程可能是pol蛋白只传播经过验证的RNA的一种方式--这也是"如果坏了，就不要复制"的一个例子。也可能是为了提高效率。他说："Pol蛋白的制造数量并不多，因此病毒希望确保当制造出一种蛋白时，它能发挥其作用。系链机制的顺式选择可能有助于确保蛋白质不会在细胞中四处游荡，寻找其同源的RNA。这是一个更有效的过程。"在下一阶段的研究中，他们将探索如何操纵pol的顺式偏好。一旦了解了一种机制，就有能力扰乱它，并找出后果是什么。一种方法是通过突变引发暂停的脯氨酸来防止核糖体停滞。这可能会抑制病毒，并使病毒更难产生抗药性。编译来源：ScitechDailyDOI:10.1016/j.cell.2024.04.008...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432782.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432782.htm