Mol Ther Nucleic Acids. 2025 Feb 12;36(2):102485. doi: 10.1016/j.omtn.2025.102485. eCollection 2025 Jun 10.

Verbesserung der mRNA-Translationseffizienz durch Einführung sequenzoptimierter AU-reicher Elemente in die 3'-UTR mittels HuR-Verankerung

Zusammenfassung
Die mRNA-Technologie birgt ein immenses Potenzial als innovativer therapeutischer Ansatz mit Anwendungen, die von Impfstoffen gegen Infektionskrankheiten und Krebsimmuntherapie bis hin zu Proteinersatz und Gen-Editierung reichen. Die praktische Anwendung von mRNA wurde jedoch durch Herausforderungen wie eine geringe zelluläre Stabilität und eine vorübergehende Proteinexpression behindert. Um diese Probleme anzugehen, schlagen wir eine neuartige Strategie zur Optimierung von mRNA-Sequenzen vor, insbesondere in der nicht-translatierten Region, indem wir adenylat-/uridylatreiche Elemente (AU-reiche Elemente) einfügen, um die Stabilität und Proteinexpression zu verbessern. Unsere Untersuchung ergab, dass die Integration AU-reicher Elemente zwischen dem offenen Leserahmen (ORF) und der 3'-nicht-translatierten Region (3'-UTR) die RNA-Stabilität im Vergleich zu anderen Insertionsstellen signifikant erhöht. Wir haben das zytoplasmatische Human Antigen R (HuR) als ein essenzielles RNA-Bindungsprotein identifiziert, das für die Förderung der mRNA-Stabilität und -Translation verantwortlich ist, was durch HuR-Knockdown-Experimente und Pull-down-Assays zwischen AU-reichen Elementen und HuR bestätigt wurde. Durch rationales Design haben wir die Sequenz natürlicher AU-reicher Elemente optimiert und das essenzielle "AUUUA"-Element identifiziert, das mit bestimmten Wiederholungen die Proteinexpression um bis zu das 5-Fache steigern kann. Um die Universalität von AU-reichen Elementsequenzen bei der Verbesserung der mRNA-Translation zu demonstrieren, haben wir die kodierenden Proteine von Luziferase zu EGFP, mCherry und Ovalbumin (OVA) gewechselt und festgestellt, dass sowohl natürliche als auch gentechnisch veränderte AU-reiche Elementsequenzen die Expression dieser Proteine verstärken. Zusammenfassend stellt die Nutzung der Funktionalitäten von RNA-Bindungsproteinen und der natürlichen Regulation der RNA-Stabilität in der nicht-translatierten Region eine neuartige Strategie dar, um die mRNA-Pharmakokinetik im Zytoplasma zu verbessern, was die potenziellen Anwendungen von mRNA in therapeutischen Arzneimitteln erweitert.

Schlüsselwörter: 3′-UTR rationales Design; AU-reiche Elemente; HuR; MT: Oligonukleotide: Therapien und Anwendungen; RNA-Stabilität; RNA-Bindungsproteine; mRNA-Impfstoffe; Sequenzoptimierung.

Produkt: Lipide für LNP