定制mRNA很容易这使其成为个性化医疗的下一个前沿一位分子生物学家解释道

虽然使用mRNA作为药物是一种新鲜事，但mRNA已经存在于您的体内了一生。您体内的细胞会产生mRNA，这些mRNA可作为指令来生成发挥功能所需的特定蛋白质。研究人员可以创建新的mRNA，以在这些指令不起作用时纠正它们。

我是一名分子生物学家，研究细胞如何控制mRNA来制造所需的蛋白质，这是生命在细胞水平上如何运作的基本问题。虽然大多数研究mRNA的科学家并没有创造新药，但对mRNA工作原理的基本了解为其他科学家创造有效的mRNA药物(如COVID-19疫苗)奠定了基础。

通过调整这些指令，科学家可以创造出强大的新药来修复细胞中的各种问题。

mRNA有什么作用?

要了解细胞中的mRNA为您做什么，让我们从其更广为人知的亲戚DNA开始。

DNA就像一套食谱，里面充满了制造蛋白质的不同食谱或基因。人们会产生大约100,000种不同的蛋白质，这些蛋白质对于正常功能至关重要，例如分解营养物质和进行其他重要的化学反应。

当细胞需要制造其中一种蛋白质时，它们不会直接从DNA中读取配方。相反，他们以类似分子的形式复制——这就是mRNA。“m”代表信使，因为mRNA包含编码蛋白质的信息或配方。细胞大约三分之一的能量用于维持所需的蛋白质，因此细胞有能力识别、使用mRNA，然后在不再需要时将其破坏。

mRNA的语言由四个称为核苷酸的构建块组成，绰号为A、U、C和G。制造蛋白质的配方仅包含三个字母的单词，这意味着只有64个可能的单词。科学家确切地知道哪些单词对应于每个蛋白质构建模块，因此他们可以轻松阅读mRNA配方并知道将生成什么蛋白质。DNA食谱中的突变可以改变或删除mRNA配方，导致关键蛋白质出现致病错误。

为什么mRNA是很好的药物?

虽然mRNA一直存在于我们体内，但科学家们花了数十年的研究才了解细胞如何识别mRNA并利用它来制造蛋白质。但最终人们发现mRNA可能是一种强大的医疗工具。

由于科学家了解mRNA如何编码蛋白质，他们可以轻松地为任何蛋白质创建配方。这些配方可以进行编辑以满足患者的需求，无论这意味着提供全新的mRNA配方还是调整现有配方以对蛋白质进行细微的改变。

生产mRNA治疗方法也是可扩展的，因为科学家可以在实验室中生产大量mRNA。制造一种mRNA的方法对于所有mRNA都是相同的，这与典型药物不同，在典型药物中，每种化合物都有其独特的化学性质，并且需要不同的制造方法。这就像学习如何制作意大利调味饭：一旦您学会了基本食谱，您就可以做出无穷无尽的变化。

使用mRNA作为药物的另一个好处是，细胞在不需要它们时能够自然地破坏它们。由于mRNA不是永久性的，因此可以轻松改变剂量以满足患者不断变化的需求。

Pfizer-BioNTech和ModernaCOVID-19疫苗是第一个使用mRNA进行免疫的疫苗。

COVID-19以外的mRNA疫苗

Moderna和Pfizer-BioNTech的COVID-19疫苗是首批获得FDA批准的基于mRNA的药物。当这些疫苗注射到您的手臂时，mRNA会被吸收到您的一些细胞中，这些细胞会读取mRNA的配方并产生病毒用来侵入细胞的刺突蛋白。您的免疫系统会将这种刺突蛋白识别为外来蛋白，并产生抗体，让您的身体做好准备，以便在以后遇到病毒时攻击该病毒。

这些mRNA疫苗证明了基于mRNA的疗法的灵活性。随着导致COVID-19的病毒发生突变，新的病毒变种可以逃避现有抗体并引发新一波的疾病。然而，科学家们能够根据这些变体对新的mRNA配方进行测序，并调整疫苗配方以匹配它们。含有这些经过编辑的配方的增强剂可以教会您的身体产生针对最新版本的病毒刺突蛋白的新抗体。

其他基于mRNA的疫苗的临床试验正在进行中，包括季节性流感、疱疹和呼吸道合胞病毒疫苗。

还有更多疫苗处于开发早期阶段，用于对抗诺如病毒、莱姆病、寨卡病毒和带状疱疹等疾病。

mRNA作为疾病的治疗方法

基于mRNA的药物的潜力不仅限于预防传染病的疫苗。一个例子是使用mRNA来治疗癌症。

一些mRNA癌症疗法的作用类似于疫苗，通过训练您的免疫系统专门针对癌细胞。随着癌细胞的生长，它们的许多基因会迅速发生突变。癌症疫苗含有基于某些类型肿瘤中常见突变的mRNA配方。当注射到体内时，疫苗中的mRNA可以让正常细胞产生这些突变的蛋白质，并将它们传播到免疫系统，从而增加抗体的产生。这些抗体与癌细胞结合并标记它们以进行免疫攻击。

找到针对特定癌症的正确蛋白质靶点至关重要。理想情况下，目标是癌细胞独有的，因此免疫系统不会攻击健康细胞。目标蛋白还应该易于免疫系统感知，使表面蛋白成为良好的目标。癌症疫苗，例如BioNTech的黑色素瘤BNT-111，针对最常见的癌症突变，希望能够帮助许多患者。但如果患者的癌细胞没有这些特定的突变，患者就不会从治疗中受益。

由于改变mRNA配方非常容易，因此癌症疫苗可以成为个性化医疗计划的一部分，医生可以对患者的肿瘤进行采样，对关键基因进行测序，并调整mRNA治疗，以包括针对该患者癌症的特定配方。使用这种个性化方法治疗胰腺癌的临床试验正在进行中。

基于mRNA的医学的未来

许多疾病都是由细胞产生错误的蛋白质、蛋白质的突变版本或正常蛋白质太少引起的。如果科学家能够将mRNA配方的正确版本传递给足够多的受影响细胞，那么mRNA将提供制造正确蛋白质的方法。

科学家们正在探索利用mRNA来治疗心脏病、神经退行性疾病、骨质流失等疾病。尽管大多数这些研究仍处于早期开发阶段，但它们为未来使用mRNA进行蛋白质替代疗法的治疗带来了希望。

例如，一种mRNA药物可以增加新血管的形成，可以改善血液循环不良和截肢风险较高的糖尿病患者的伤口愈合。另一个例子是使用mRNA来治疗丙酸血症，这是一种儿童体内两种肝脏蛋白水平较低的疾病，通常可以防止有毒副产物在体内积聚。

轻松定制和生产mRNA的能力增加了它们作为有效、个性化疗法的潜力，并且副作用更少，可以帮助许多人。