用于编码人PCCA或PCCB蛋白的mRNA及其用途的制作方法

本公开涉及生物，具体涉及一种用于编码人pcca或pccb蛋白的mrna及其用途。

背景技术：

1、丙酸血症(propionic academia，pa)是一种常染色体隐性遗传疾病，它是一种罕见的有机酸血症，由于丙酰辅酶a羧化酶(propionyl-coa carboxylase ，pcc)的缺陷导致支链氨基酸和奇数链脂肪酸代谢障碍，使得丙酸和旁路代谢产物在体内蓄积，引起一系列生化代谢紊乱及脑、心、肝、骨髓等全身多系统损害，致残或致死。目前丙酸血症缺乏特异性的治疗方法，急性期主要以生命支持、对症治疗为主，包括限制蛋白质摄入、静脉补液和纠正酸中毒、低血糖和电解质紊乱，必要时需要进行腹膜透析或血液透析。长期治疗以限制天然蛋白饮食为主，主要是限制缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸的摄入量，并辅以左卡尼汀、甲硝唑、氨甲酰谷氨酸等药物治疗。对于经饮食和药物联合治疗效果不佳、仍反复发生严重代谢失代偿或合并心肌病的患者，可以考虑进行肝移植。

2、pa致病基因分别为pcca (propionyl-coa carboxylase subunit alpha)和pccb(propionyl-coa carboxylase subunit beta)，它们是组成pcc酶的两个亚基。pcca或pccb突变使丙酰辅酶a羧化酶缺乏，导致丙酰辅酶a转化为甲基丙二酰辅酶a受阻，进而引起体内丙酸及其前体丙酰coa、甲基枸橼酸和丙酰甘氨酸等代谢产物异常增高，引起机体损伤。由于pcc酶需要定位到线粒体，目前尚无批准针对pa根本病因的疗法(包括酶替代疗法)。一些药物处于临床开发阶段，其中小分子药开发并未实现病因治疗，只能以补充循环物质、改善症状为主。mrna作为一种药物分子具有广泛的应用前景，和在治疗领域的独特优势。相较于传统的dna治疗方法，mrna药物不会引入外源基因组整合至宿主基因组中，从而减少了可能的安全风险。此外，mrna还可以提供即时和可调控的蛋白质表达，使其成为治疗特定基因缺失或突变导致疾病的理想选择。

3、moderna 公司开发的mrna-3927是目前唯一临床在研的mrna疗法，该疗法通过脂质纳米颗粒封装两种mrna，分别编码两种蛋白亚基pcca和pccb，从而合成pcc酶，用于治疗丙酸血症。mrna-3927序列已在专利wo2023287751a1中公开。美国食品与药物管理局(fda)已授予mrna-3927快速通道资格。mrna-3927现处于临床i / ii期阶段，已有的临床结果显示出早期疗效迹象，例如接受治疗的患者代谢失调事件发生率显著下降，表明mrna技术可以通过替代细胞内蛋白质来治疗丙酸血症，为面临治疗选择稀缺的患者群体提供潜在的解决方案，展示了较大的应用前景。然而，mrna核酸序列设计的复杂性高，和mrna药物的体内和体外稳定性低，是mrna药物研发需要解决的难点。从天然存在的基因组中筛选获得的mrna序列在转录调控机制和翻译效率方面可能存在一定的局限性，无法满足对高水平基因表达的需求。为了提高mrna所编码蛋白的表达水平，需要对序列进行优化和筛选。此外，体内存在大量的mrna降解酶，同时不同的mrna序列在同一细胞中，以及同一mrna序列在不同细胞中的降解速度都存在巨大差异；在体外，mrna药物很容易因为降解而失效，这种不稳定性不利于mrna药物的存储和运输。因此，设计并筛选出结构稳定和翻译效率高的mrna序列，对mrna药物的研发起到重要作用。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本公开提供了一种用于编码人pcca或pccb蛋白的mrna及其用途，该mrna结构稳定、不易降解且翻译效率高，在体外细胞实验中表现出更高的mrna表达量，其组装而成的pcc酶具有更高的酶活性和更长的半衰期，该mrna具有良好的成药潜力。

2、一方面，本公开提供了一种mrna分子，其中，所述mrna分子包含编码人pcca或pccb蛋白的编码区（cds），所述编码人pcca蛋白的cds包含选自seq id no:2-6之一的核苷酸序列或与其具有至少80%同一性的核苷酸序列，所述编码人pccb蛋白的cds包含选自seq idno:8-14之一的核苷酸序列或与其具有至少80%同一性的核苷酸序列。

3、在一些实施方式中，上述mrna分子还包含5’非翻译区(5’utr)和/或3’非翻译区(3’utr)；所述5’utr包含选自seq id no:16-18之一的核苷酸序列或其互补序列，或与seqid no:16-18之一的核苷酸序列或其互补序列具有至少80%同一性的核苷酸序列；所述3’utr包含选自seq id no:19-22之一的核苷酸序列或其互补序列，或与seq id no:19-22之一的核苷酸序列或其互补序列具有至少80%同一性的核苷酸序列；

4、任选地，所述mrna分子还包含5’帽结构和/或poly-a区；优选地，所述poly-a区包含20-500个腺嘌呤核苷酸；所述5’帽结构选自cap0帽结构、cap1帽结构或cap2帽结构。

5、在一些实施方式中，(1)上述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq id no:16所示的5’utr、seq id no:2所示的cds和seq id no:19所示的3’utr；或，

6、(2)所述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:17所示的5’utr、seq id no:2所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

7、(3)所述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:17所示的5’utr、seq id no:3所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

8、(4)所述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:17所示的5’utr、seq id no:4所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

9、(5)所述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:17所示的5’utr、seq id no:5所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

10、(6)所述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:17所示的5’utr、seq id no:6所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

11、(7)所述mrna分子为编码人pcca蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:17所示的5’utr、seq id no:2所示的cds和seq id no:21所示的3’utr；或，

12、(8)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:18所示的5’utr、seq id no:8所示的cds和seq id no:22所示的3’utr；或，

13、(9)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seq idno:16所示的5’utr、seq id no:9所示的cds和seq id no:19所示的3’utr；或，

14、(10)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:8所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

15、(11)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:10所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

16、(12)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:11所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

17、(13)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:12所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

18、(14)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:13所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

19、(15)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:14所示的cds和seq id no:20所示的3’utr；或，

20、(16)所述mrna分子为编码人pccb蛋白的mrna分子，其以5’至3’的顺序包含：seqid no:17所示的5’utr、seq id no:8所示的cds和seq id no:21所示的3’utr。

21、在一些实施方式中，上述mrna分子包含至少一种化学修饰，优选地，所述化学修饰选自假尿苷、n1-甲基假尿苷、n1-乙基假尿苷、2-硫尿苷、4’-硫尿苷、5-甲基胞嘧啶、5-甲基尿苷、2-硫基-1-甲基-1-去氮杂-假尿苷、2-硫基t-甲基-假尿苷、2-硫基-5-氮杂-尿苷、2-硫基-二氢假尿苷、2-硫基-二氢尿苷、2-硫基-假尿苷、4-甲氧基-2-硫基-假尿苷、4-甲氧基-假尿苷、4-硫基-1-甲基-假尿苷、4-硫基-假尿苷、5-氮杂-尿苷、二氢假尿苷或5-甲氧基尿苷和2’-o-甲基尿苷中的至少一种。

22、另一方面，本公开提供了一种核酸组合物，其中，核酸组合物包含至少一种编码人pcca蛋白的mrna分子，和至少一种编码人pccb蛋白的mrna分子；

23、优选地，所述核酸组合物包含一种编码人pcca蛋白的mrna分子和一种编码人pccb蛋白的mrna分子，其中所述编码人pcca蛋白的mrna分子和所述编码人pccb蛋白的mrna分子为上述任一项所述的mrna分子；

24、更优选地，所述核酸组合物包含(1)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(9)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

25、所述核酸组合物包含(1)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(8)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

26、所述核酸组合物包含(2)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(10)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

27、所述核酸组合物包含(3)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(11)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

28、所述核酸组合物包含(4)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(12)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

29、所述核酸组合物包含(5)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(13)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

30、所述核酸组合物包含(6)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(14)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

31、所述核酸组合物包含(1)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(15)所述编码人pccb蛋白的mrna分子；或，

32、所述核酸组合物包含(7)所述编码人pcca蛋白的mrna分子和(16)所述编码人pccb蛋白的mrna分子。

33、另一方面，本公开提供了一种编码上述任一项mrna分子的载体。

34、另一方面，本公开提供了一种宿主细胞，其包含上述任一项所述的mrna分子、核酸组合物或载体。

35、另一方面，本公开提供了一种药物组合物，其中，所述药物组合物包含(1)-(4)中的任一种及其药学上可接受的载体：

36、(1)上述任一项的mrna分子；

37、(2)上述任一项的核酸组合物；

38、(3)上述任一项的载体；或，

39、(4)上述任一项的宿主细胞。

40、另一方面，本公开提供了一种脂质纳米颗粒，其包含上述任一项的mrna分子或核酸组合物。

41、另一方面，本公开提供了上述任一项mrna分子、核酸组合物、载体、宿主细胞、药物组合物或脂质纳米颗粒在制备用于预防、治疗或改善丙酸血症和/或缓解由pcc的缺陷导致的代谢障碍或代谢紊乱症状的药物中的用途。

42、本公开的有益效果至少如下：

43、与现有技术的mrna相比，本公开的mrna序列在体外细胞实验中，表现出更高的mrna表达量，组装成的pcc酶具有更高的酶活性和更长的半衰期。