mRNA，中文譯名“信使核糖核酸”，是由DNA的一條鏈作為模板轉(zhuǎn)錄而來的、攜帶遺傳信息、能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的一類單鏈核糖核酸。mRNA的存在首先由Jacques Monod和Fran?ois Jacob提出，之后由Jacob，Sydney Brenner和Matthew Meselson于1961年在加州理工學(xué)院發(fā)現(xiàn)。2015年以來，隨著遞送技術(shù)與修飾技術(shù)的成熟，mRNA產(chǎn)業(yè)開始加速發(fā)展，CureVac、BioNTech和Moderna等以mRNA技術(shù)為核心的生物技術(shù)公司也漸露頭角。2020年的新冠疫情使得mRNA疫苗和藥物受到全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，并帶動了mRNA領(lǐng)域研究的蓬勃發(fā)展。根據(jù)Nature相關(guān)統(tǒng)計，截至2021年7月底，全球mRNA疫苗和藥物在研管線共180條，其中絕大部分為與傳染病、罕見病和腫瘤相關(guān)的研究。
mRNA分子量大、親水性強，但自身的單鏈結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，易被降解。mRNA的有限壽命使細胞能夠快速改變蛋白質(zhì)合成以響應(yīng)其不斷變化的需求，卻難以滿足成藥性的要求。加上mRNA分子本身攜帶負電荷，難以穿過表面同為負電荷的細胞膜，所以需要特殊的修飾或包裹遞送系統(tǒng)才能實現(xiàn)mRNA藥物的胞內(nèi)表達，因此，遞送技術(shù)是mRNA公司的核心**技術(shù)之一。
脂質(zhì)納米粒(Lipid Nanoparticle，LNP)是目前主流的載體遞送方式。由于其比較容易被抗原呈遞細胞吸收，因此常應(yīng)用于疫苗。目前三大mRNA疫苗巨頭企業(yè)Moderna、CureVac和BioNTech的新冠疫苗均采用了LNP遞送技術(shù)。
圖表：LNP遞送載體結(jié)構(gòu)
資料來源：PrecisionNanosystems官網(wǎng)
現(xiàn)階段得到廣泛應(yīng)用的LNP組分主要包括以下四大類：陽離子脂質(zhì)、膽固醇、聚乙二醇脂質(zhì)及輔助型脂質(zhì)。
1)陽離子脂質(zhì)
陽離子脂質(zhì)體是LNP遞送系統(tǒng)的關(guān)鍵成分。目前各mRNA公司使用的陽離子類脂質(zhì)分子的具體結(jié)構(gòu)各不相同，但都屬于特定條件下帶正電荷的陽離子脂質(zhì)。可電離陽離子脂質(zhì)是LNP系統(tǒng)實現(xiàn)遞送功能的關(guān)鍵，由于mRNA本身具有負電性，通過正負電性吸引，mRNA被結(jié)合在LNP內(nèi)部，可以提高mRNA在體內(nèi)的穩(wěn)定性，并逃離溶酶體的降解。LNP被細胞吸收后，核內(nèi)體的低pH環(huán)境將與LNP融合，并釋放mRNA進入胞質(zhì)膠體。
開發(fā)陽離子脂質(zhì)需要在遞送效率和細胞毒性之間取得平衡。陽離子脂質(zhì)的細胞毒性取決于其親水性頭基的結(jié)構(gòu)，如含有季銨頭基的兩親分子就比含有叔胺的兩親分子毒性更大。因此，解決可電離陽離子脂質(zhì)的細胞毒性是LNP技術(shù)的關(guān)鍵點之一，也是**保護的重點。專有陽離子脂質(zhì)ALC-0315(Acuitas/輝瑞)和SM-102(Moderna)的親水性頭基都是叔胺，于生理低pH值環(huán)境下可質(zhì)子化帶正電，并在mRNA被遞送后安全清除。
2)膽固醇
膽固醇的主要作用為介導(dǎo)LNP內(nèi)吞，并有利于確保LNP的雙層結(jié)構(gòu)及脂質(zhì)的流動性。輔助型中性脂質(zhì)(如各種磷脂)也是用于構(gòu)建LNP雙層結(jié)構(gòu)的，因為陽離子脂質(zhì)體的雙層結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定。
3)聚乙二醇脂質(zhì)
由特定結(jié)構(gòu)聚乙二醇修飾的脂質(zhì)體可在納米粒合成過程中控制納米粒的粒徑大小。由于聚乙二醇乙氧基鏈節(jié)的強水合作用，聚乙二醇結(jié)構(gòu)在水相中可形成親水保護層，能夠有效防止納米顆粒在儲存過程中聚集，從而維持LNP的空間穩(wěn)定性;同時聚乙二醇在LNP顆粒表面可保護顆粒不被體內(nèi)的免疫蛋白檢測，屏蔽血漿蛋白等成分結(jié)合顆粒，避免LNP顆粒在體內(nèi)被清除。目前輝瑞選用的專有PEG脂質(zhì)結(jié)構(gòu)ALC-0159(M-DTDAM-2000)和Moderna選用的M-DMG-2000都是PEG-2000的衍生物。
4)輔助型脂質(zhì)
輔助型脂質(zhì)的代表為DOPE，DSPC及DOPC等磷脂類脂質(zhì)。在制備陽離子脂質(zhì)體過程中，輔助型脂質(zhì)具有非常強的協(xié)同作用，主要包括穩(wěn)定雙層膜和降低陽性成分毒性，在LNP被內(nèi)吞時促進mRNA的釋放并輔助陽離子脂質(zhì)體的細胞滲透，以及確定mRNA-LNP復(fù)合物的形態(tài)，使復(fù)合物具有良好的可融性，提高跨膜效率。
目前，國產(chǎn)LNP產(chǎn)業(yè)鏈已逐步掌握產(chǎn)業(yè)先進技術(shù)。以北京鍵凱科技股份有限公司為代表的國內(nèi)供應(yīng)商已經(jīng)具備工業(yè)化生產(chǎn)LNPs遞送系統(tǒng)輔料的能力，并對國內(nèi)、國際客戶穩(wěn)定供應(yīng)包括M-DMG-2000，ALC-0159，ALC-0315，SM-102在內(nèi)的多種陽離子脂質(zhì)及聚乙二醇脂質(zhì)。鍵凱科技是國內(nèi)外少數(shù)可規(guī)模化生產(chǎn)PEG脂和陽離子脂的藥用輔料供應(yīng)商之一，在雜質(zhì)含量、純度、批間穩(wěn)定性、分析能力、定制種類等多個方面均處于行業(yè)**地位，并已完成了一系列原輔料的DMF申報工作。
LNP遞送系統(tǒng)的核心壁壘是材料的**。Arbutus公司是國際LNP領(lǐng)域的龍頭公司，廣泛且深入地覆蓋了陽離子脂質(zhì)及PEG脂質(zhì)方面的大量**，包括眾多的化合物結(jié)構(gòu)**、LNP組合物及其配比**和應(yīng)用**，mRNA疫苗三巨頭都曾向Arbutus尋求LNP的**授權(quán)。同時由于Arbutus**覆蓋的完整性，Moderna曾向美國**商標(biāo)局申請無效化Arbutus的部分**，但對于US8058069號美國**最終整體敗訴，由此可以看出LNP**對mRNA公司的重要性。Arbutus持有的US8058069號美國**和CN102119217B中國**對LNP組合物的組份及其配比進行了非常全面的保護，幾乎覆蓋了所有陽離子脂質(zhì)、mRNA和mRNA-LNP組合物，在2029年**到期之前，其保護難以撼動。
目前需要使用LNP進行商業(yè)化的國產(chǎn)mRNA廠商，既可以選擇取得Arbutus或其他**方的授權(quán)、采購境外商業(yè)化品種使用的專有組分材料，也可以從LNP各組分的結(jié)構(gòu)及其組合的研發(fā)入手，打造自主**壁壘，獲得更強的主動權(quán)。目前，國內(nèi)已有多家企業(yè)積極投入與LNP相關(guān)的新技術(shù)研究及**保護建設(shè)。康希諾生物與鍵凱科技共同申請了2種脂質(zhì)化合物，主要用于核酸遞送的新型可電離脂質(zhì)以及在生物活性物質(zhì)遞送中的應(yīng)用。麗凡達生物已獲得一項關(guān)鍵**授權(quán)，保護一種用于增強核酸疫苗免疫效果的脂質(zhì)納米顆粒及其制備方法，這種LNP及其制備方法具有核酸的包封率高，粒徑分布較窄的優(yōu)點。海昶生物的QTsome平臺可以利用利用四價(Quaternary)和三價(Tertiary)陽離子磷脂共存的脂質(zhì)納米粒制備平臺，在制備過程中利用陽離子磷脂將生物大分子物質(zhì)壓縮后再包裹，能夠雙重保護負載物免受體內(nèi)酶系統(tǒng)的降解，提高mRNA藥物的穩(wěn)定性。
綜合來看，國內(nèi)mRNA相關(guān)企業(yè)已具備及時準(zhǔn)確**預(yù)警和避開**壁壘的前期意識，同時正憑借自研能力重點考慮布局具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵**技術(shù)。在未來mRNA領(lǐng)域的全球競爭中，中國企業(yè)有望占據(jù)更有利的地位。
鍵凱科技秉承“以材料創(chuàng)新引領(lǐng)生物醫(yī)藥創(chuàng)新”的宗旨，以專注鑄就專業(yè)，以專業(yè)成就未來。公司可提供各類LNPs遞送系統(tǒng)輔料的實驗室與GMP級別產(chǎn)品，已獲得3個產(chǎn)品(ALC-0159，登記號：20210000577;M-DMG-2000，登記號：20210000376;ALC-0315，登記號：20210000466)的藥用輔料登記，并持續(xù)辦理更多組分的DMF申報工作。同時鍵凱科技有專門的LNP合成開發(fā)部門，分析方法開發(fā)部門和質(zhì)量研究部門，可滿足客戶從輔料合成篩選，GMP生產(chǎn)和藥用輔料登記等對新型脂質(zhì)開發(fā)的全流程需求。
資料來源：
民生證券研究院醫(yī)藥行業(yè)mRNA產(chǎn)業(yè)鏈深度報告：mRNA產(chǎn)業(yè)迎來歷史機遇、國產(chǎn)力量加速崛起;
太平洋證券研究院行業(yè)深度報告：mRNA疫苗相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈價值分析 ;
Precision Nanosystem官網(wǎng);
及其他公開資料。
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