文献分享：mRNA疫苗免疫原性提升，分子工程与递送系统协同策略
mRNA疫苗凭借抗原编码序列的快速设计和可规模化生产，能够同时诱导体液免疫与细胞免疫，在传染病和肿瘤免疫治疗领域取得了巨大成功。但面向心血管疾病、神经退行性疾病、自身免疫病、代谢疾病等更多新适应症，“一刀切”的标准化疫苗设计已经无法满足需求。
mRNA疫苗的性能并不只取决于抗原表达量。RNA分子架构与递送载体会共同调控固有免疫感知、胞内转运、体内组织分布，最终决定适应性免疫应答的质量。核心难点在于平衡抗原表达效率与固有免疫激活水平：适度的固有免疫可以佐助免疫priming，过度激活反而会抑制翻译、破坏后续免疫程序。2026年Signal Transduction and Targeted Therapy的这篇综述，把RNA分子工程与递送系统放进同一个框架里讨论。
图1｜mRNA疫苗激活免疫应答的细胞机制。抗原经注射进入细胞后被翻译为抗原蛋白，经蛋白酶体降解、MHC-I/II呈递激活CD8⁺T细胞与CD4⁺T细胞，并驱动B细胞产生抗体；cDC1/cDC2的交叉呈递与I型干扰素进一步放大应答。
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01实验结果
平台对比：表达动力学与固有免疫特征
目前主流mRNA疫苗主要分为非复制型mRNA、自扩增RNA（saRNA）、环状RNA（circRNA）三类。三者的分子架构不同，胞内翻译模式与固有免疫激活通路也存在显著差异，各有优势与短板。
01实验结果
平台对比：表达动力学与固有免疫特征
目前主流mRNA疫苗主要分为非复制型mRNA、自扩增RNA（saRNA）、环状RNA（circRNA）三类。三者的分子架构不同，胞内翻译模式与固有免疫激活通路也存在显著差异，各有优势与短板。
图2｜三类RNA在抗原呈递细胞中触发的内体、胞质RNA感知通路。非复制mRNA的IVT副产物经TLR3/7/8感知；saRNA的dsRNA与负链中间体经RIG-I/MDA5感知；circRNA的残留线性RNA与内含子剪接片段同样会被识别。
非复制型mRNA：这是新冠疫苗所用的平台，拥有5′帽、UTR、ORF与poly(A)尾，进入胞质后直接翻译；蛋白表达起效快，但表达窗口短暂。IVT转录副产物会激活TLR家族受体，核苷修饰可以降低过度免疫刺激。
自扩增RNA（saRNA）：携带病毒复制酶序列，可在细胞内实现RNA自我扩增，低给药剂量即可获得高抗原输出；但复制过程会产生dsRNA与负链RNA中间体，强烈激活RIG-I/MDA5，过强的干扰素应答反过来抑制自身复制与翻译。
环状RNA（circRNA）：共价闭合环状结构，无5′/3′末端，耐受核酸外切酶降解，表达持续时间更长；依靠IRES实现帽非依赖翻译。它的免疫刺激大多来源于制备过程带来的杂质，高纯度circRNA可以实现低免疫原性、长效表达。
自扩增RNA（saRNA）：携带病毒复制酶序列，可在细胞内实现RNA自我扩增，低给药剂量即可获得高抗原输出；但复制过程会产生dsRNA与负链RNA中间体，强烈激活RIG-I/MDA5，过强的干扰素应答反过来抑制自身复制与翻译。
环状RNA（circRNA）：共价闭合环状结构，无5′/3′末端，耐受核酸外切酶降解，表达持续时间更长；依靠IRES实现帽非依赖翻译。它的免疫刺激大多来源于制备过程带来的杂质，高纯度circRNA可以实现低免疫原性、长效表达。
图3｜三类mRNA平台抗原表达动力学曲线对比。非复制mRNA为直接翻译、快速起效、瞬时表达；saRNA依赖复制酶扩增、起效延迟但表达更高更持久；circRNA为帽非依赖翻译、稳定性高、表达窗口更长。
图4｜saRNA现存瓶颈与工程化优化策略：基因组过大、固有免疫过度激活、翻译抑制；对应策略包括复制子骨架改造、核苷修饰、共递送免疫抑制蛋白。
图5｜circRNA的技术瓶颈与优化方案：IRES优化与Kozak/Apt-eIF4G元件、m6A修饰调控翻译与耐受、改进的环化工艺。
分子工程：多维度协同设计
想要平衡抗原输出与固有免疫，需要从多个维度进行协同设计：反反向帽类似物、新型AvantCap、分支型poly(A)尾可以提升翻译效率、抵抗去帽与去腺苷化降解；5′UTR优化核糖体招募，3′UTR提升RNA稳定性，深度学习工具已可从头设计高性能UTR元件；Ψ假尿苷、N1mΨ、m5C修饰可降低TLR/RIG-I识别——这类修饰不是完全消除固有免疫，而是重塑免疫信号，保留适度的免疫激活；密码子优化可替换稀有密码子、减少核糖体拥堵，显著提升抗原蛋白产量。
递送系统：免疫调控元件
递送系统不仅保护RNA、实现胞内递送，载体自身的化学性质会直接调控固有免疫信号与体内生物分布。文章重点对比了四大类载体：
LNP脂质纳米颗粒：临床成熟度最高。可电离脂质、辅助磷脂、胆固醇、PEG脂质每一个组分都会影响内体逃逸效率、免疫佐剂效应与组织靶向；同时面临内体逃逸效率有限、PEG相关副作用、器官趋向性改造等挑战。
外泌体（细胞外囊泡）：生物相容性优异，可工程化修饰膜蛋白实现靶向；短板是大规模生产与批次一致性难度大。
高分子聚合物载体：化学可设计性强，可以实现局部免疫重编程，但体内翻译效果参差不齐。
病毒样颗粒VLP：利用病毒天然入侵通路提升细胞摄取；重复给药容易产生抗载体抗体。
图6｜mRNA多种递送系统：LNP、外泌体、高分子载体、VLP对比，以及器官选择性递送与细胞选择性递送的工程化改造策略。
图7｜mRNA-LNP疫苗的无细胞完整生产工艺流程。从病原序列分析、mRNA序列设计、IVT转录、纯化，到微流控制备脂质纳米颗粒、过滤、冷链储存，形成端到端的连续制造链路。
转化挑战：不同适应症需要“RNA+递送”匹配式共设计
不存在一套万能的mRNA疫苗方案：传染病疫苗追求快速、强效的中和抗体与持久记忆，需要适度的固有免疫佐剂效应；肿瘤治疗疫苗重点在于高效激活CD8⁺T细胞、克服肿瘤微环境免疫抑制；自身免疫病需要低炎症环境、诱导免疫耐受，适合重复给药；代谢疾病与蛋白替代疗法要尽量压低固有免疫激活，追求稳定、可重复的蛋白表达。
不存在一套万能的mRNA疫苗方案：传染病疫苗追求快速、强效的中和抗体与持久记忆，需要适度的固有免疫佐剂效应；肿瘤治疗疫苗重点在于高效激活CD8⁺T细胞、克服肿瘤微环境免疫抑制；自身免疫病需要低炎症环境、诱导免疫耐受，适合重复给药；代谢疾病与蛋白替代疗法要尽量压低固有免疫激活，追求稳定、可重复的蛋白表达。
图8｜mRNA疫苗未来工程化总策略：RNA工程与递送工程协同，面向疾病匹配的共设计。
生产制造与转化挑战
IVT体外转录工艺中，镁离子、NTP浓度与温度参数直接影响产量；去除dsRNA、DNA模板等杂质对控制免疫原性至关重要。LNP微流控放大中，放大批次后包封率与粒径PDI容易发生漂移；mRNA-LNP对温度敏感，冻干工艺可以降低冷链依赖。saRNA、circRNA、外泌体、VLP都有各自专属的质控难点，需要建立对应产品的关键质量属性（CQA）评价体系。
总结与展望
mRNA技术已经从新冠应急时代走向多元化应用。非复制mRNA、saRNA、circRNA各有所长，mRNA性能=RNA分子设计×递送系统×疾病场景。未来RNA层面将走向位点选择性修饰；递送层面则需攻克内体逃逸瓶颈、开发组织/细胞靶向，并借助AI辅助高通量筛选加速RNA序列与脂质分子的迭代，从早期研发阶段就同步考虑可放大制造工艺。
小结
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参考文献：Wang H., Zhuo R., Wu J., et al. Bioengineering strategies for improving the immunogenicity of mRNA vaccines [J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2026, 11: 430. DOI: 10.1038/s41392-026-02991-z
