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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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研究提出mRNA序列優(yōu)化平臺提升藥物研發(fā)效能

2025-05-22 上海免疫與感染研究所

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語音播報

mRNA藥物正成為現(xiàn)代生物醫(yī)藥領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，但當(dāng)前mRNA的設(shè)計面臨著跨物種適應(yīng)性不足、忽略上下游非翻譯區(qū)對表達(dá)的調(diào)控作用、免疫原性控制不足等多重挑戰(zhàn)。對此，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將RNA翻譯動力學(xué)的前沿研究成果融入設(shè)計理念，綜合考慮了mRNA序列中的密碼子偏好性、GC含量、二級結(jié)構(gòu)對蛋白翻譯表達(dá)的影響，從而實現(xiàn)對mRNA主要結(jié)構(gòu)區(qū)域（5'UTR、CDS、3'UTR）的全面優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)過該平臺重新設(shè)計過的編碼區(qū)序列，可在設(shè)定的GC比例下提高密碼子自適應(yīng)指數(shù)，優(yōu)化堿基互補配對模式的同時規(guī)避長莖環(huán)結(jié)構(gòu)和GC富集區(qū)，降低mRNA在細(xì)胞中被天然免疫識別和降解的風(fēng)險。針對5'UTR區(qū)域，平臺通過提高核糖體負(fù)載（MRL）優(yōu)化設(shè)計，促使翻譯起始和延伸更為高效。針對3'UTR區(qū)域，通過調(diào)控元件注釋算法，識別并減少與序列降解有關(guān)的調(diào)控元件的數(shù)量（如，AREs、CUREs），從而整體提升mRNA穩(wěn)定性。

對序列的模擬與實驗評估表明，經(jīng)過mRNAdesigner生成的mRNA序列相較于其野生型序列，在密碼子適應(yīng)度、堿基互補配對率、長莖環(huán)結(jié)構(gòu)都有不同程度的提高，并且在真核細(xì)胞表達(dá)體系中具有更高的蛋白表達(dá)量，為核酸疫苗開發(fā)、蛋白藥物生產(chǎn)及分子生物學(xué)研究提供了有力的工具支持。

相關(guān)研究成果以mRNAdesigner: an integrated web server for optimizing mRNA design and protein translation in eukaryotes為題，發(fā)表在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。

論文鏈接

mRNA序列設(shè)計與優(yōu)化平臺mRNAdesigner

mRNAdesigner序列優(yōu)化流程示意圖

5月19日，中國科學(xué)院上海免疫與感染研究所、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、華東師范大學(xué)和康涅狄格大學(xué)等多個團(tuán)隊合作，提出了一種全新的mRNA序列設(shè)計與優(yōu)化平臺——mRNAdesigner，為下一代核酸藥物開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。mRNA藥物正成為現(xiàn)代生物醫(yī)藥領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，但當(dāng)前mRNA的設(shè)計面臨著跨物種適應(yīng)性不足、忽略上下游非翻譯區(qū)對表達(dá)的調(diào)控作用、免疫原性控制不足等多重挑戰(zhàn)。對此，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將RNA翻譯動力學(xué)的前沿研究成果融入設(shè)計理念，綜合考慮了mRNA序列中的密碼子偏好性、GC含量、二級結(jié)構(gòu)對蛋白翻譯表達(dá)的影響，從而實現(xiàn)對mRNA主要結(jié)構(gòu)區(qū)域（5'UTR、CDS、3'UTR）的全面優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)過該平臺重新設(shè)計過的編碼區(qū)序列，可在設(shè)定的GC比例下提高密碼子自適應(yīng)指數(shù)，優(yōu)化堿基互補配對模式的同時規(guī)避長莖環(huán)結(jié)構(gòu)和GC富集區(qū)，降低mRNA在細(xì)胞中被天然免疫識別和降解的風(fēng)險。針對5'UTR區(qū)域，平臺通過提高核糖體負(fù)載（MRL）優(yōu)化設(shè)計，促使翻譯起始和延伸更為高效。針對3'UTR區(qū)域，通過調(diào)控元件注釋算法，識別并減少與序列降解有關(guān)的調(diào)控元件的數(shù)量（如，AREs、CUREs），從而整體提升mRNA穩(wěn)定性。對序列的模擬與實驗評估表明，經(jīng)過mRNAdesigner生成的mRNA序列相較于其野生型序列，在密碼子適應(yīng)度、堿基互補配對率、長莖環(huán)結(jié)構(gòu)都有不同程度的提高，并且在真核細(xì)胞表達(dá)體系中具有更高的蛋白表達(dá)量，為核酸疫苗開發(fā)、蛋白藥物生產(chǎn)及分子生物學(xué)研究提供了有力的工具支持。相關(guān)研究成果以mRNAdesigner: an integrated web server for optimizing mRNA design and protein translation in eukaryotes為題，發(fā)表在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。論文鏈接mRNA序列設(shè)計與優(yōu)化平臺mRNAdesignermRNAdesigner序列優(yōu)化流程示意圖

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