隨著信使RNA技術的不斷進步，兩種靶向SARS-CoV-2的mRNA疫苗在應對COVID-19大流行中發(fā)揮了至關重要的作用。這些疫苗所使用的mRNA并不是由細胞自然制造，而是通過實驗室的體外轉錄（IVT）技術制備的。深入了解IVT mRNA在翻譯過程中如何編碼蛋白質的細節(jié)，特別是核糖體和轉移RNA介導的蛋白質產生機制，對于未來應用此類技術具有重要意義。Mulroney等人的一項研究揭示了核糖體在特定條件下可以在經過化學修飾的核苷成分序列上停滯，這些序列被稱為“滑溜溜”序列。這種停滯可能會導致蛋白質產品的異常，從而引發(fā)意想不到的后果。在核苷修飾的mRNA疫苗和其他非疫苗治療性RNA的應用背景下，這一發(fā)現(xiàn)為未來的研究和應用提供了重要的警示。

Mulroney和其同事設計了一種特殊的IVT mRNA報告基因系統(tǒng)，以研究m1Ψ修飾對mRNA翻譯準確度的影響。這個系統(tǒng)用于識別一種特定的翻譯誤差，稱為+1移碼。當核糖體在處理mRNA“滑移”時，導致它錯過了原本應解碼氨基酸的三個核苷酸中的第一個。在這種情況下，序列中的第二個核苷酸取而代之，成為新的密碼子的第一個核苷酸。新的密碼子現(xiàn)在包含了第三個核苷酸，而這個核苷酸通常是下一個密碼子的一部分。此后每個密碼子都受到影響，原本在正常編碼序列中應被翻譯的核苷酸被“移出框外”，導致蛋白質產物的氨基酸序列與預期不符。

作者的研究數(shù)據揭示，m1Ψ 修飾能夠導致+1幀移現(xiàn)象，這一影響達到了約8%的水平，與框內蛋白質的相應量相當。幀移會導致蛋白質出現(xiàn)錯誤折疊、截短或其他異常情況，未修飾的mRNA或其他核苷修飾物（如5-甲基胞苷）并未觀察到這一現(xiàn)象。在針對SARS-CoV-2病毒的mRNA疫苗中，例如BNT162b2（由輝瑞/BioNTech開發(fā)）和mRNA-1273（由Moderna開發(fā)），均使用了含有m1Ψ修飾的mRNA。為了進一步探究+1移碼對mRNA疫苗誘導的免疫反應的影響，作者對動物和人類T細胞中的SARS-CoV-2刺突特異性反應進行了檢查，解決了 +1 移碼是否會影響 mRNA 疫苗誘導的免疫。

作者對成年果蠅腸道腫瘤進行了研究，這些腫瘤在表達一種進化上保守的轉錄因子蛋白Yorkie-Yap / Taz（激活形式稱為Yki）后形成。這些腫瘤會導致與腹腔積液相關的嚴重惡病質綜合征，稱為腹脹，這是液體排泄受損的跡象。通過阻斷ISC衍生腫瘤中編碼配體的基因表達，作者確定了一種名為ITP的抗利尿激素（減少尿量的激素）作為腫瘤相關腹脹的有效誘導劑。他們發(fā)現(xiàn)，這種激素既不影響腫瘤生長，也不影響其他消耗綜合征。

與抗病毒保護相關有兩個關鍵的免疫特征與保護作用密切相關，抗體反應和T細胞反應的誘導。在抗原呈遞過程中，樹突狀細胞這一特殊的免疫細胞起著至關重要的作用。它們利用跨越抗原長度的肽片段（這些肽片段是驅動免疫反應的蛋白質部分）來激發(fā)T細胞反應。值得注意的是，+1 移碼蛋白的產生可能會引發(fā)意外的肽呈遞，進而啟動脫靶的T細胞反應。

作者對接種BNT162b2疫苗的小鼠的T細胞反應與接種非mRNA疫苗ChAdOx1 nCoV-19的小鼠的T細胞反應進行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，兩種疫苗均能引發(fā)T細胞對SARS-CoV-2刺突蛋白產生的肽的反應。然而，BNT162b2疫苗免疫的小鼠還出現(xiàn)了對+1移碼刺突肽的T細胞反應，而ChAdOx1疫苗免疫的小鼠則未出現(xiàn)這種反應。

通過研究接種了BNT162b2或ChAdOx1疫苗的個體，進一步證實了這些發(fā)現(xiàn)。兩種疫苗均能夠引發(fā)針對框內肽的T細胞反應。然而，BNT162b2疫苗還誘導了對+1移碼肽的T細胞反應。這表明，在翻譯過程中缺乏保真度可能導致疫苗蛋白質輸出的不均勻性，進而產生未曾預料到的后果。這種不均勻性可能導致脫靶免疫反應，并可能對疫苗的有效性產生影響。目前沒有證據表明這種現(xiàn)象與COVID-19 mRNA疫苗的安全問題有直接關聯(lián)。通過一系列許可后的監(jiān)測系統(tǒng)，包括疫苗不良事件報告系統(tǒng)、疫苗安全數(shù)據鏈和臨床免疫安全評估項目等，均未發(fā)現(xiàn)與此現(xiàn)象相關的安全問題。

作者研究發(fā)現(xiàn)，mRNA的翻譯速率并不是在轉錄本的長度上恒定的。這主要是因為在蛋白質合成過程中，與mRNA密碼子匹配并提供特定氨基酸的轉移RNA（tRNA）的豐度存在差異。這意味著核糖體在某些特定的mRNA序列上可能會停滯不前，尤其是那些缺乏相應tRNA的“滑溜溜”序列。這種停滯可能導致+1移碼，從而使得更豐富的tRNA得以結合，進而影響蛋白質的合成和功能。

利用標記的核苷酸進行追蹤，研究者發(fā)現(xiàn)m1Ψ修飾的mRNA的翻譯速度明顯慢于未修飾的mRNA。如果m1Ψ修飾的密碼子導致核糖體停滯，那么擴大可用的tRNA庫應能預防這種停滯現(xiàn)象。使用能夠結合不匹配 tRNA 的藥物巴龍霉素，實驗結果顯示，這種藥物治療顯著提高了m1Ψ修飾的mRNA的翻譯速率，從而證實了核糖體停滯是導致翻譯效率降低的原因。

為了探討如何緩解核糖體停滯的問題，研究者利用了他們的體外系統(tǒng)進行深入研究。他們在報告基因系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了可能導致核糖體停滯的“滑溜溜”序列，并針對這些序列進行了同義替換。這些替換改變了mRNA序列，但并沒有改變所編碼的氨基酸。這樣做的目的是在維持正確的氨基酸序列的同時，盡可能減小“滑溜溜”序列的影響。實驗結果表明，經過同義替換后的序列在體外減少了+1個移碼產物，這為改善核糖體停滯現(xiàn)象提供了有效的方法。

這項研究對于開發(fā)修飾的mRNA產品具有深遠的意義。進一步評估 T 細胞和抗體對由 m1Ψ 修飾的 mRNA 疫苗編碼的疫苗抗原制成的 +1 移碼蛋白產物的反應將提供信息。脫靶的T細胞或抗體反應有可能錯誤地針對與疫苗無關的靶蛋白，這不僅會影響產品的性能，還可能導致體內產生不必要的復雜性。Mulroney及其同事的研究為我們理解mRNA修飾序列的設計提供了一個重要的視角，這對于改進未來的疫苗設計至關重要。有必要進行研究，以確認和擴展由mRNA修飾引起的體內移碼的影響，以及研究其他改善方法。