用mRNA生產抗體

現在的mRNA技術經常被用于疫苗開發，不過萬事皆有例外，mRNA的潛力不止于此。最近一組澳大利亞的研究團隊認為，或許mRNA轉染能從底層設計上改變抗體的生產工藝。

這項研究題為《通過mRNA轉染在哺乳動物細胞中快速表達治療性抗體》，不僅驗證了mRNA作為生物制藥生產平臺的可行性，還展示了其相較于傳統方法的具體優劣。

傳統方法

目前大多數抗體藥物都是在中國倉鼠卵巢細胞（CHO細胞）中生產的。這類哺乳動物細胞能對蛋白質進行復雜的修飾（如糖基化），確保抗體具有正確的結構和功能。

然而，傳統生產流程依賴于構建穩定細胞系，這個系統雖然產量高、質量穩定，但建立一個合格的穩定細胞株需要6到12個月的漫長周期，且技術復雜、成本高昂。

為了在早期研發中更快地獲取少量蛋白用于測試，科學家常采用“瞬時表達”系統，比如將環狀DNA（質粒，pDNA）送入細胞。這雖然比建立穩定細胞系快，但質粒需要進入細胞核才能啟動生產，速度依然有限，且效率在非分裂細胞中會大打折扣，還存在基因組整合風險（可能引發突變），且表達啟動較慢（通常需數小時至一天）。

相比之下，mRNA技術提供了一種更直接的路徑。與DNA不同，mRNA無需進入細胞核，只需被遞送到細胞質中，即可立即被核糖體讀取并翻譯成蛋白質。這意味著蛋白表達可在轉染后30分鐘內啟動，比pDNA快2–3小時。

最佳轉染條件

在這項研究中，科研人員首先用編碼綠色熒光蛋白（eGFP）的mRNA在CHO細胞中測試系統性能。

研究人員首先需要解決的是最佳轉染條件，通過改變mRNA和轉染試劑Lipofectamine MessengerMAX的比例，研究人員同時監測三個關鍵指標：熒光強度、細胞存活率和轉染效率。

他們發現，mRNA和轉染試劑越多，蛋白表達量越高，但細胞死亡率也隨之飆升。當轉染試劑超過每百萬細胞8微升時，無論mRNA多少，細胞存活率都跌破80%。

在這一背景下，研究人員找到了令三個指標達到平衡的關鍵點——即每百萬細胞使用2微克mRNA和4微升轉染試劑。這個配方在最大化蛋白產量的同時，保住了細胞的健康。

質粒DNA和穩定細胞系mRNA表達的比較

在優化了mRNA用量與轉染試劑比例之后，研究人員開始通過實戰比較傳統兩種方法和mRNA轉染法的優劣。

mRNA轉染后30分鐘，熒光信號就已亮起，強度達到峰值的44%；而pDNA要等到3-4小時才出現信號。 mRNA在6-8小時就沖到峰值，隨后因蛋白降解和細胞分裂逐漸下降；pDNA則慢熱得多，24小時才達峰，但表達更持久，每天只衰減20%。這說明mRNA表達在起始階段速度更快，對于藥物研發更具有時間優勢。

生產真正的抗體

為了真正檢驗能否生產抗體，研究人員挑選了貝伐珠單抗作為生產對象，這也是此次研究的真正核心突破，貝伐珠單抗是一種用于治療多種癌癥的人源化IgG抗體，能精準靶向血管內皮生長因子（VEGF-A）。該抗體由重鏈（HC）和輕鏈（LC）兩條多肽鏈組成，需在細胞內正確組裝并分泌。

研究人員分別合成了編碼重鏈和輕鏈的mRNA，并以1:1質量比共轉染CHO細胞。研究人員發現mRNA轉染獲得的抗體有以下特征：

①mRNA轉染的抗體在24小時即可檢出，72小時內快速上升。

②通過Western blot和質譜分析確認，所產抗體結構完整，包含正確的重-輕鏈配對，且具備正常分泌能力。雖然也出現了少量輕鏈二聚體（兩個輕鏈誤組裝）等副產物，但主體產物完全符合預期。

相比之下，pDNA轉染需48小時才開始檢測到抗體，雖然其表達持續時間更長，但mRNA在早期階段的產量更高、啟動更快，特別適合需要快速響應的場景。

實時監控整個流程

為了深入理解mRNA如何從分子轉化為成品，研究團隊開展了時間分辨率追蹤實驗，通過定量PCR、質譜和表面等離子共振（SPR）技術，精細描繪了抗體生產的動態過程。

他們同時監測三個層面的動態：細胞內mRNA含量、細胞內蛋白含量、以及分泌到體外的蛋白量。

0-30分鐘：mRNA被快速攝入細胞，含量達到峰值。

30分鐘-12小時：mRNA被迅速翻譯，細胞內的抗體鏈蛋白開始積累。

3小時-48小時：組裝好的完整抗體被分泌到細胞外，產量持續上升。

通過數學建模（延遲Gompertz模型），他們估算出從mRNA進入細胞到成熟抗體分泌的平均延遲僅為1.7小時，也就是說細胞接收指令后不到兩小時，就吐出了第一批成品。這充分體現了mRNA系統的高效與迅捷。

優勢與劣勢總結

優勢1安全性：

由于mRNA不進入細胞核、不整合基因組，徹底消除了插入突變的風險，這對監管審批和患者安全是巨大加分項。

優勢2精準調控：

由于輸入mRNA劑量與輸出蛋白量呈正比關系，通過調整mRNA的劑量或進行多次轉染，可以精確控制蛋白產量和時間，實現“按需生產”。

優勢3極速響應：

雖說一旦最初的轉染mRNA庫耗盡，產量就會下降。但mRNA的“一次性”特性恰好適合生產一些極端案例如：穩定表達的復雜蛋白（例如測試成千上萬種候選抗體）、應對突發傳染?。焖偕a中和抗體）或生產毒性蛋白（短暫表達，避免傷害細胞）。

優勢4過程純凈：

由于瞬時表達時間短，產生的雜質和代謝副產物相對較少，可能簡化后續的純化工藝。

當然mRNA瞬轉的劣勢也非常明顯。目前mRNA在細胞內會被自然降解，導致蛋白表達是短暫爆發型而非長期持續型，總產量目前可能還難以與成熟的穩定細胞系匹敵。此外，大規模生產高質量mRNA的成本仍需降低。

研究人員認為：通過優化mRNA序列設計（如使用修飾核苷酸增加穩定性）、開發新型遞送材料、以及改進細胞培養工藝，完全有潛力進一步提升產量和延長表達時間。

參考來源：

Chavalparit, T., Barry, C., Gunter, H., Gillard, M., Mercer, T., & Marcellin, E. (2026). Rapid expression of therapeutic antibodies in mammalian cells via mRNA transfection. mAbs, 18(1). https://doi.org/10.1080/19420862.2025.2599584

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