KAISTは10日、イ・ヨンソク生命・脳工学科教授とナム・ジェファンCatholic University教授の共同研究チームが、メッセンジャーRNA(mRNA)の5'非翻訳領域(5'UTR)を精密設計した新たなmRNAプラットフォームを開発したと発表した。老化や肥満によって細胞ストレスが高まる環境でも、タンパク質発現と免疫応答の改善を前臨床モデルで確認したという。
5'UTRは、mRNAの翻訳開始やタンパク質発現効率を左右する重要な領域だ。配列設計によって、発現量や翻訳効率が大きく変わる可能性がある。研究チームは大規模な生物情報学データを解析し、さまざまな細胞環境で高いタンパク質発現が期待できる5'UTR配列を見いだした。
mRNAは、体内で必要なタンパク質を作るための一本鎖RNA分子で、5'UTRのほか、タンパク質情報を含むコード領域(CDS)、mRNAの安定性維持に関わる3'UTR、発現を支えるpoly(A)テールなどで構成される。このうち5'UTRと3'UTRは、タンパク質がどの程度効率よく作られるかを左右することから、ワクチンや治療薬を含むmRNA医薬品の性能を高める中核技術として注目されている。
研究チームは、複数の組織や細胞環境で高いタンパク質発現能力を持つ5'UTR配列を探索するため、RNA-seq、scRNA-seq、Ribo-seqなどの大規模バイオデータを統合解析した。Ribo-seqは、実際のタンパク質産生効率を測定する手法として用いた。
研究チームは、老化や肥満の状態では細胞ストレスの増大によりタンパク質産生能力が低下し得る点に着目した。新たに設計したmRNA治療薬を老化・肥満の前臨床モデルに適用した結果、細胞内のタンパク質発現と免疫応答が従来設計より改善したことを確認した。
イ・ヨンソク教授は「この技術は、高齢者や肥満患者のように薬効が低下しやすい環境でも、mRNAワクチンや治療薬を有効に作用させるための重要な基盤技術になり得る」とコメントした。
今回の研究成果は、ユン・スビンCatholic University博士とチョ・ヒョンゴンKAIST博士課程学生が共同筆頭著者を務め、遺伝子・細胞治療分野の学術誌「Molecular Therapy」に1月2日付でオンライン掲載された。
研究は、科学技術情報通信部と韓国研究財団の優秀若手研究およびバイオ医療開発事業、食品医薬品安全処の感染症対応革新技術支援研究、韓国保健産業振興院の感染症予防・治療技術開発事業の支援を受けて実施した。