夜雨聆风
mRNA技术作为一种富有潜力的通用技术，广泛应用于疫苗开发、肿瘤免疫治疗、CAR-T、基因编辑等领域，而mRNA疫苗更是在本次新冠疫情中大放异彩。mRNA疫苗是在提取目的抗原基因序列后体外转录合成mRNA，再将其导入人体内被细胞摄取后，立即进行翻译并表达成蛋白质，最终刺激机体引发免疫性应答，从而产生免疫保护的核酸制剂。
真核细胞中mRNA的生命周期[1]
1.固相化学合成法（Solid Phase Chemical Synthesis）
体外RNA合成可以分为固相化学合成和酶法合成。
固相化学合成是将树脂等固体作为反应的基质，其上连接正在合成的RNA分子，再通过不断地过滤与补充原料进行反应，就可以依次将不同的单体分子连接到上面，按照目的序列合成出所需的RNA。但这种方法仅适用于一些短链RNA合成（50-100nt），因为随着RNA的长度增加，合成产量和纯度会下降。
2.酶法合成（Enzymatic Synthesis）
相对于化学合成，酶法合成具有效率高、条件温和的特性，能够合成较长序列的mRNA，是一种高效低耗的RNA合成方案。
mRNA药物生产首先是生产含有目的基因片段的质粒原液，然后用限制性内切酶处理收集后的质粒，将其酶切成线性双链DNA模板。再利用RNA聚合酶处理线性化后的质粒片段，通过体外转录（IVT）使其合成 mRNA,随后在DNase I酶降解DNA模板及纯化后，通过在5’端加上帽子结构和3’端加ployA尾以加强mRNA的稳定性，在这个过程中会运用各种酶进行转录，即酶法合成RNA。
体外合成RNA（IVT）主要是以DNA为模板通过体外转录得到，常用的是以线性化质粒DNA或PCR扩增产物为模板利用RNA聚合酶在体外转录合成。主要过程是利用含有T7或SP6启动子序列的DNA为模板在含有RNA聚合酶的条件下，以NTP为底物合成与模板DNA中一条链互补的mRNA，简单快速获得大量的mRNA分子，并为其添加5’帽子结构和3’ployA尾修饰以加强mRNA的稳定性，模拟体内mRNA合成的过程。
（Kwon H ,et al.Biomaterials.2017）
表1.IVT反应的基本组成及其功能
mRNA技术可以将体外合成的mRNA利用合适的递送系统导入到特定细胞，利用自身的翻译系统将mRNA翻译成目标蛋白，让细胞成为蛋白药物生产的小型工厂，通过这些细胞生产的蛋白质发挥治疗作用。体外转录（IVT）技术凭借其高度的灵活性与可操控性，已在基因治疗、疫苗研发及蛋白质工程等前沿领域确立了不可替代的核心地位。通过对转录反应条件的精细调控，以及对碱基修饰、结构修饰策略的系统性探索，研究者得以显著提升合成mRNA的稳定性与翻译活性，从而拓展其在生物医学场景中的适用边界。
在应用层面，IVT技术所具备的高效性与普适性使其成为mRNA合成不可或缺的技术路径，广泛渗透至基础科学研究、生物技术产品开发、细胞功能改造及RNA药物创制等多个维度。以新冠病毒疫苗研发为例，IVT合成的mRNA为构建高稳定性、高表达效率的疫苗平台提供了关键支撑；在CRISPR/Cas9基因编辑领域，IVT来源的mRNA亦可充当Cas9蛋白的高效表达载体，进一步提升基因组靶向编辑的精准度与效率。
IVT mRNA的结构特征[2]
展望未来，随着RNA技术体系的持续迭代与成熟，基于IVT的mRNA合成策略有望在精准医学、个体化治疗方案制定以及合成生物学工程化应用中开辟更为广阔的发展空间，持续推动生命科学与医学领域的技术革新。
作为DNA与RNA合成领域的领军企业，擎科生物依托基因合成全产业链优势，凭借先进的IVT mRNA合成平台，满足从小规模研究到大规模生产的多样化需求。我们不仅提供高质量的IVT mRNA合成服务，还根据特定应用场景进行序列优化、修饰选择和递送方案定制，确保产品在疫苗开发、基因治疗等领域发挥更佳性能。
通过我们可靠的技术和灵活的服务，擎科生物致力于为客户提供一站式IVT mRNA解决方案，涵盖线性、环状和自复制RNA的交付，助力您实现科研与产业的双重突破。
1. Haas C, et al. (2013). “mRNA and MicroRNA for Body Fluid Identification.” Encyclopedia of Forensic Sciences. 402-408.
2. Verbeke R, et al. (2019). “Three Decades of Messenger RNA Vaccine Development.” Nano Today. 28, 100766.
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