在基因表達的調控過程中，mRNA 的穩定性和翻譯效率起著至關重要的作用。mRNA 在轉錄完成后，其 3'端通常會附加一段由腺嘌呤組成的 Poly(A)尾巴，該結構能夠增強 mRNA 的穩定性并促進蛋白合成。然而，在細胞質中，Poly(A)尾巴會逐漸縮短，最終導致 mRNA 降解，從而限制蛋白的表達量。而很多疾病的特征是特定細胞蛋白水平過低。

為解決這一問題，約翰霍普金斯大學醫學院的研究團隊提出了一種創新性 RNA 療法——mRNA 增強劑。該策略通過設計特異性短鏈 RNA，使其結合目標 mRNA 的3'非翻譯區（3'UTR），并攜帶人工合成的 Poly(A)尾巴，以延長 mRNA 的半衰期并增強其翻譯效率。研究人員在體外實驗中驗證了這一策略的可行性。在 HEK293 細胞和神經母細胞瘤 SH-SY5Y 細胞中，mRNA 增強劑顯著提高了 SYNGAP1、MECP2 等基因的 mRNA 水平，蛋白表達提升幅度可達 1.5 至 4 倍。相關成果以“Use of polyadenosine tail mimetics to enhance mRNA expression from genes associated with haploinsufficiency disorders”為題發表在 Molecular Therapy Nucleic Acids。

這項技術的核心在于人工 Poly(A)尾巴——一段由腺嘌呤組成的 RNA 序列。天然 mRNA 的 Poly(A)尾可延長其穩定性并促進翻譯，但隨著時間推移，尾巴逐漸縮短，觸發 mRNA 降解。研究團隊設計了一種短鏈 RNA 分子，其包含與目標 mRNA 的 3'非翻譯區（3'UTR）互補的“引導序列”及人工合成的 Poly(A)尾。當兩者結合時，增強劑能模擬天然 Poly(A)尾的功能，延長 mRNA 壽命，使蛋白產量提升 1.5 至 4 倍。

圖 | mRNA 增強劑的基本設計示意圖

為驗證效果，團隊針對MECP2（與 Rett 綜合征相關）、SYNGAP1（導致智力障礙）等基因設計增強劑。在人類神經細胞實驗中，SYNGAP1 的 mRNA 水平提升 4 倍，蛋白表達顯著增加。小鼠實驗中，通過脂質納米顆粒（LNP）遞送增強劑至肝臟和大腦，MECP2 蛋白水平提高 1.5 倍，SYNGAP1 在海馬和皮層等腦區的表達亦明顯上升。值得注意的是，增強劑未引發炎癥反應或非靶向效應，展現出良好的安全性。

圖 | 增強劑技術能夠有效提升小鼠體內 Mecp2 基因表達，且無炎癥

研究團隊接下來驗證了增強劑的廣泛適用性。針對調控細胞黏附與神經發育的 CTNNB1 基因（編碼 β-連環蛋白），他們設計了五組靶向其 3’UTR 不同位點的增強劑。實驗顯示，在 HEK293 細胞中，靠近 3’末端的增強劑（CB7）效果最佳，使 β-連環蛋白水平提升 2 倍；在 SH-SY5Y 神經母細胞瘤細胞中，下游 Wnt 信號通路的關鍵靶基因 EN2 和 DKK1 也同步上調，證實功能恢復。更令人矚目的是，在人誘導多能干細胞（iPSC）分化的神經元中，增強劑通過脂質納米顆粒遞送后，β-連環蛋白水平仍穩定提高 1.5 倍，為修復神經回路缺陷提供了直接證據。

對于大腦特異性表達的SYNGAP1 基因（突變導致自閉癥與癲癇），團隊采用顱內注射突破血腦屏障限制。通過柔性納米導管將增強劑精準遞送至小鼠海馬體，48 小時后檢測發現，海馬與皮層的 Syngap1 蛋白水平提升 2-3 倍，mRNA 增加 1.5 倍，而小腦因天然低表達未受影響。這種區域性調控優勢，為治療腦部疾病提供了重要參考。

為確保療效持久性，團隊對增強劑進行化學“武裝”：在 RNA 鏈首尾添加 2’-O-甲基與磷硫酰鍵修飾，使其抗核酸酶降解能力顯著增強。體外實驗中，修飾版增強劑在神經細胞中可維持活性超過 7 天，而未修飾版本 48 小時后即失效。電泳遷移實驗進一步顯示，化學修飾未影響其與 Poly(A)結合蛋白（PABPC1）的親和力，證明“穩定”與“高效”可兼得。

圖 | 化學修飾提升穩定性

mRNA 增強劑相較于傳統的基因編輯或病毒載體基因治療，具有諸多優勢。它不改變基因組序列，避免了基因編輯可能帶來的不可預測突變風險；并且它能夠精準調節蛋白表達水平，降低過表達導致的毒性反應；該策略采用 RNA 遞送，不整合至基因組中，因此具有更好的可控性和安全性。此外，mRNA 增強劑的設計靈活，適用于不同的基因，可拓展至其他單倍體不足癥，如 PURA、CTNNB1 相關疾病。

盡管 mRNA 增強劑技術展現出巨大的潛力，但仍需克服若干挑戰以實現臨床轉化。

首先，遞送系統的優化是關鍵問題之一。目前 LNP 技術雖然有效，但在不同組織和細胞中的遞送效率存在差異，尤其在血腦屏障（BBB）等屏障組織的穿透能力仍需進一步提升。研究團隊正在探索神經元特異性 LNP 修飾策略，以增強大腦中的 RNA 遞送效率；其次，增強劑的長期穩定性仍需優化。未修飾的 RNA 在體內降解較快，而化學修飾雖能提高穩定性，但需進一步優化以確保 RNA 的生物相容性。此外，不同疾病對 mRNA 表達的需求不同，例如 MECP2 過表達可能導致毒性，因此劑量控制和個性化調控策略需進一步完善。

未來，mRNA 增強劑不僅可能應用于單倍劑量不足，還可能拓展至神經退行性疾病、代謝病和免疫缺陷病等領域。此外，該策略或可與 siRNA、反義寡核苷酸（ASO）等 RNA 療法結合，進一步提高基因調控的精準性。

1. Torkzaban B, Zhu Y, Lopez C, et al. Use of polyadenosine tail mimetics to enhance mRNA expression from genes associated with haploinsufficiency disorders[J]. Molecular Therapy Nucleic Acids, 2025, 36(1).

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