mRNA序列设计案例分享：Moderna RSV疫苗mRNA-1345的序列解析

2024-06-01

疫苗信使RNA

导读：除新冠疫苗外，Moderna RSV疫苗mRNA-1345是进展最快的在研mRNA传染病疫苗管线。mRNA-1345以RSV融合前（pre F）糖蛋白为靶点，由脂质纳米颗粒（LNP）包封。Moderna在RSV疫苗方面的专利组合包含mRNA编码序列设计（pre F）、UTR等非编码序列设计等，本期文章菌菌将深度解读热门品种mRNA-1345的序列元件。01 Moderna疫苗mRNA-1345开发历程mRNA-1345是基于mRNA-1777设计的，二者均编码pre F抗原蛋白。mRNA-1777（也称MRK-1777）是Merck与 Moderna 公司合作的第一款RSV疫苗候选药物，也是二者合作的针对病毒性传染病的第一个mRNA疫苗项目。相比mRNA-1777，mRNA-1345的优化策略主要是编码序列的优化，包括蛋白序列的优化和密码子优化，以及LNP递送系统优化。mRNA-1345的免疫原性比mRNA-1777大幅增强。02 mRNA-1345疫苗的序列深度解析2.1 mRNA-1345疫苗的编码序列设计鉴于mRNA-1345的编码区序列基于mRNA-1777做了优化，下文菌菌将从mRNA-1777编码抗原的选择、以及mRNA-1345的编码序列优化展开讨论。首先是Moderna针对关键抗原的筛选。RSV F表面蛋白可在人类自然感染病毒后激发大部分中和抗体，因此是大多数RSV候选疫苗的靶标抗原。然而由于RSV F蛋白的表达和纯化具有挑战性，发现稳定的F蛋白构象成为RSV疫苗的开发方向。Moderna早期筛选了多种潜在抗原，用于发掘RSV疫苗的候选药物（Espeseth AS, et al. NPJ Vaccines. 2020 Feb 14;5(1):16.）。他们设计了不同形式的F蛋白，并测试了其免疫原性：包括分泌型与膜相关型、融合前稳定型与原生型、三聚体与单体型 F 蛋白，如下：RSV A2毒株来源的野生型全长RSV F（mF）、RSV F 的截短分泌型三聚体形式（sF）、分泌型融合前稳定F蛋白DS-Cav1（sDS-Cav1）及其全长形式（mDS-Cav1）、RSV F 单体融合前单链形式（RSV F5）、其他报道的全长 RSV F（RSV F7）和融合前稳定型RSV F（RSV F8）。经免疫原性检测，表达融合前稳定型F蛋白（pre F）或野生型 RSV F 蛋白的 mRNA 候选疫苗可在小鼠体内引起强大的中和抗体反应，并且pre F突变体DS-Cav1激发出更高的靶向抗原位点∅的抗体。综上所述，上述研究验证了含4个点突变的RSV F（DS-Cav1）mRNA免疫原性和特异性更强。mRNA-1345的第一代候选药物mRNA-1777即编码突变的全长pre F蛋白（mDS-Cav1）。图1：mRNA-1777的编码抗原筛选关于mRNA-1345的编码序列，Moderna在专利中WO2022221336A1进行了描述：mRNA-1345的编码序列包含4个突变（同DS-Cav1）：S155C、S290C、S190F 和 V207L；作用分别为S155C与S290C形成二硫键，S190F和V207L为空腔填充突变。此外，mRNA-1345编码的pre F蛋白还包含2个F1区突变体A149C和Y458C，104-144氨基酸残基替换为GS连接子，且缺失细胞质尾部序列。图2：mRNA-1345的编码抗原示意图（WO2022221336A1）2.2 mRNA-1345疫苗的非编码序列设计Moderna在专利WO2022221336A1中详细描述了mRNA-1345疫苗的非编码序列，包括5’ UTR、3’ UTR和poly(A)序列。菌菌根据专利描述的RSV mRNA疫苗序列与新冠疫苗mRNA-1273进行了对比，非编码区相似性/差异如下：mRNA-1345的5’ UTR比新冠疫苗mRNA-1273更短，缺失了一段富含GC的序列，二者Kozak序列一致GCCACC。二者的3’ UTR序列长度一致，仅存在两个核苷酸位置的调换。3’ UTR前的终止密码子也一致，由三个不同的密码子串联组成。二者的Poly(A)尾序列一致，均为长度为100 nt的多聚腺苷。图3：mRNA-1345的UTR和poly(A)序列（WO2022221336A1）03 总结从Moderna开发的RSV疫苗和新冠疫苗新冠疫苗的差异来看，除编码序列来源不同外，非编码序列UTR也存在差异，可以推测相同UTR可能对于不同编码序列的表达水平等存在影响，筛选匹配的UTR序列是mRNA疫苗/药物开发的必要策略。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。