[发明专利]工程化的mRNA序列及其用途

说明书

本公开涉及一系列工程化的mRNA序列及使用其来改善蛋白质表达的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月25日提交的美国临时申请第62/823,215号的权益，所述美国临时申请以引用方式明确并入本文。

关于联邦政府赞助研究的声明

本发明根据国家卫生研究院(National Institutes of Health)授予的授权号R35GM119679下的政府资助产生。政府对本发明具有一定权利。

技术领域

本公开涉及一系列工程化的mRNA序列及使用其来改善蛋白质表达的方法。

背景技术

信使RNA(messenger RNA，mRNA)是使基因从DNA表达成蛋白质的重要介体和调节剂。所有活生物体内的蛋白质都是在细胞内使用mRNA作为蓝图在称为翻译的过程产生的。为了平衡各种蛋白质的生物功能，使从mRNA制造蛋白质的细胞内过程经受细致的调节。

信使RNA是长多核苷酸链，该长多核苷酸链由从5′至3′的几个主要区段，即帽、5′非翻译区(5′UTR)、编码区、3′非翻译区(3′UTR)和尾部组成。5′末端处的帽参与包括核糖体在内的翻译起始复合物的募集。编码区决定翻译后会产生什么样的蛋白质。5′UTR和3′UTR是调节从该mRNA表达所编码的蛋白的水平的关键元件。它们的作用机制在很大程度上依赖于它们独特的核苷酸序列与识别这些序列的对应RNA结合蛋白(RNA binding protein，RBP)之间的相互作用。mRNA的半衰期和表达效率通常由各种与5′UTR和3′UTR结合的RBP调节。哺乳动物细胞中的大多数mRNA在其3′末端含有聚腺苷酸(聚A)尾。聚A尾通过传递对mRNA 3′至5′衰变途径的抗性，从而延长mRNA半衰期，而有助于mRNA链的稳定性。还发现聚A尾绕回到mRNA 5′末端并在翻译起始中起作用。

许多疾病起因于细胞蛋白质合成错误，导致功能蛋白不足或突变的有害蛋白。传统的蛋白质疗法在其他生物体中制造所需的蛋白质，并直接将所述蛋白质递送至细胞中以补充或纠正缺失的细胞功能。然而，许多递送的蛋白质在低剂量下不足，并且由于其外源性而在高剂量下是免疫原性的。

一个新兴的mRNA治疗领域在实验室中通过称为体外转录的过程合成编码蛋白质的mRNA，并将该mRNA递送至细胞中。由mRNA编码的所需蛋白质可以由细胞内蛋白质合成机制产生。然而，所递送的mRNA的蛋白质表达水平差异很大。需要的是用于改善所递送的mRNA的表达效率和半衰期的方法。

发明内容

本文公开了一系列用于改善蛋白质表达的工程化的mRNA和方法。

在一些方面中，本文公开了一种工程化的mRNA，所述工程化的mRNA包含：第一核酸序列，该第一核酸序列包含RPS27A 5′非翻译区(5′UTR)序列或工程化的5′非翻译区(5′UTR)序列；第二核酸序列，该第二核酸序列包含异源核酸序列；以及第三核酸序列，该第三核酸序列包含RPS27A 3′非翻译区(3′UTR)序列。

在一些实施方案中，RPS27A 5′UTR序列选自包括以下的组：SEQ ID NO：1、SEQ IDNO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10、或SEQ ID NO：11。

在一些实施方案中，异源核酸序列编码靶蛋白。在一些实施方案中，靶蛋白是任何感兴趣的蛋白(protein of interest，POI)。

在一些实施方案中，靶蛋白是免疫治疗蛋白。在一些实施方案中，靶蛋白是共刺激分子。在一些实施方案中，靶蛋白是基因组编辑酶或核酸酶。在一些实施方案中，靶蛋白用于蛋白质替代疗法。