亚洲大学·天主教大学开发mRNA治疗效率分析技术

by Byun Seonjin

Published 22 Jul.2025 17:11(KST)

作为提升新药研发精准度的核心基础技术备受关注

亚洲大学于22日表示，该校尖端生物融合大学·研究生院分子科学技术学科的Park Daechan教授与天主教大学医生命科学科的Nam Jaehwan教授共同研究团队，开发出一项能够精确定量分析mRNA治疗剂核心结构——poly(A)尾（poly(A)denylation tail）长度的新技术。

研究概略示意图。亚洲大学提供

该研究成果以“3AIM-seq：利用体外转录mRNA的3′端poly(A)尾测序进行mRNA治疗剂质量评价（3AIM-seq: Quality assessment of mRNA therapeutics using sequencing for 3′ poly(A) tails of in vitro-transcribed mRNA）”为题，于上月28日在线发表在细胞·基因治疗及RNA基治疗领域的权威学术期刊《Molecular Therapy》上。

本次研究中，Park Daechan教授与Nam Jaehwan教授以共同通讯作者身份参与，亚洲大学硕士毕业生Seo Jina（现就职于Nexi）、天主教大学博士Park Hyojeong（现就职于韩国保健产业振兴院疾病厅）、天主教大学硕士毕业生Oh Ayeong（现就职于天主教大学融合科学技术研究所）担任共同第一作者。首尔大学教授Jang Hyesik研究团队与韩国生命工学研究院博士Kim Cheona研究团队作为共同作者参与。

mRNA（信使核糖核酸）在细胞内承担合成蛋白质的作用，mRNA治疗剂通过指示细胞合成用于补充致病相关蛋白质缺乏，或诱导针对特定疾病的免疫反应的蛋白质，从而发挥作用。mRNA技术正被广泛研究，用于开发传染病疫苗以及治疗癌症、遗传性疾病和自身免疫性疾病。实际上，为应对新冠肺炎传染病在全球范围内的扩散，mRNA技术被用于新冠疫苗的开发，并实现了前所未有的快速接种。

共同研究团队关注的poly(A)尾（poly(A)denylation tail）是mRNA治疗剂的核心结构。所谓poly(A)尾，是位于mRNA 3′端的腺嘌呤碱基重复序列结构，在维持mRNA稳定性以及调控蛋白质表达效率方面发挥重要作用，因此会直接影响mRNA药物的有效性与稳定性。

因此，为了进行mRNA治疗剂的开发和制造工艺，精确测定poly(A)尾的长度和结构并进行质量管理极为重要。然而，poly(A)尾由数十至数百个相同碱基（腺嘌呤）重复构成同聚物（homopolymer）结构，采用现有测序技术时，插入·缺失错误（indel error）频繁发生，导致定量评价存在局限。尤其是，近期为了改善mRNA治疗剂poly(A)区段的均一性，广泛采用在其中插入短非同聚物连接子（linker）序列的方式，使得结构分析更加复杂，对更精细的结构解析提出了要求。

为此，共同研究团队设计并制备了4种具有可作为治疗剂使用结构的体外转录mRNA（IVT mRNA）以及作为标准物质使用的合成单链DNA（ssDNA）寡核苷酸，并以此为基础开发出新的测序分析方法3AIM-seq。

研究团队注意到，准确评估poly(A)尾的长度和结构与mRNA治疗剂的稳定性及表达效率直接相关，因此自行制备了4种在poly(A)尾是否含有连接子结构等方面具有结构多样性的体外转录mRNA（IVT mRNA），并将其用于验证3AIM-seq分析方法的性能。

此外，研究团队利用下一代基因分析代表性技术Illumina平台，同时开发了能够精确计算poly(A)尾长度的生物信息学算法。通过这一方法，不仅可以最大限度减少聚合酶链式反应（PCR）扩增过程中可能产生的误差，并以±5个核苷酸的精度实现极为精细的长度预测，还能够稳定识别根据是否插入连接子而区分的复合结构。研究团队在此基础上引入以标准物质为基础的校正模型，提高了分析准确度，同时成功对实际体外转录mRNA（IVT mRNA）中poly(A)尾长度的异质性进行定量评价。

本次研究在mRNA治疗剂结构性质量评价方面提出了一种兼具精密度与可重复性的新分析方法，显示其可在相关治疗剂开发与制造过程中，被作为同时评估poly(A)尾长度和结构的实用工具加以利用。预计今后将有助于建立包括疫苗、抗癌药在内的多种mRNA基治疗剂的质量管理标准，并应对相关监管要求。

亚洲大学Park Daechan教授表示：“本次研究成果是一项能够对mRNA治疗剂基本结构中一直被认为最难分析的‘poly(A)’质量进行定量评价的新分析技术”，并称：“研究团队开发的新型测序分析方法3AIM-seq，今后有望成为mRNA疫苗及治疗剂质量管理的核心工具。”

在本次共同研究中，亚洲大学Park Daechan教授研究团队负责开发针对poly(A)尾分析优化的下一代测序方法及实验设计，以及3AIM-seq算法。所谓下一代测序（NGS，next-generation sequencing），是指与传统方法相比，能够对DNA或RNA碱基序列进行更大通量、更快速且更精确读取的分析方法，目前在生物标志物研究、基因表达研究等多个领域得到广泛应用。天主教大学Nam Jaehwan教授研究团队则负责设计和生产具有可实际作为治疗剂使用结构的体外转录mRNA（IVT mRNA）。