mRNA vaccines: the most recent clinical applications of synthetic mRNA

Suji Kwon,Minseon Kwon,Seongeun Im,Kyuri Lee,Hyukjin Lee 대한약학회 2022 Archives of Pharmacal Research Vol.45 No.4

Synthetic mRNA has been considered as anemerging biotherapeutic agent for the past decades. Recently,the SARS-CoV-2 pandemic has led to the fi rst clinical useof synthetic mRNA. mRNA vaccines showed far surpassinginfl uences on the public as compared to other vaccine platformssuch as viral vector vaccines and recombinant proteinvaccines. It allowed rapid development and production ofvaccines that have never been achieved in history. SyntheticmRNA, called in vitro transcribed (IVT) mRNA, is the keycomponent of mRNA vaccines. It has several advantagesover conventional gene-expressing systems such as plasmidDNA and viral vectors. It can translate proteins in the cytoplasmby structurally resembling natural mRNA and exhibitvarious protein expression patterns depending on how it isengineered. Another advantage is that synthetic mRNA enablesfast, scalable, and cost-eff ective production. Therefore,starting with the mRNA vaccine, synthetic mRNA is nowin the spotlight as a promising new drug development agent. In this review, we will summarize the latest IVT mRNAtechnology such as new mRNA structures or large-scale production. In addition, the nature of the innate immunogenicityof IVT mRNA will be discussed along with its roles inthe development of vaccines. Finally, the principles of the mRNA vaccine and the future direction of synthetic mRNAwill be provided.

급성 백혈병 및 다발성 골수종 환자에서 MDRI 유전자 검출

박찬정,김미나,강경령,조현찬,이정애,박영석 大韓血液學會 1996 大韓血液學會誌 Vol.31 No.3

진화연산 기반 계층적 하이퍼네트워크 모델에 의한 암 특이적 microRNA-mRNA 상호작용 탐색

김수진(Soo-Jin Kim),하정우(Jung-Woo Ha),장병탁(Byoung-Tak Zhang) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.10

microRNA (miRNA)와 mRNA 조절 상호작용 탐색은 다양한 생물학적 현상에 있어 새로운 시야를 제공해 줄 수 있다. 최근 생물학적 프로세스에서 miRNA는 유전자 발현을 제어하고 세포를 기능적으로 조절하는 중요한 역할을 하는 요소로 밝혀졌다. 이에 복잡한 생물학 시스템에서 miRNA의 기능적 활동을 이해하기 위해서는 miRNA와 mRNA간 상호작용 분석은 필수적이다. 그러나 아직까지 복잡한 miRNA와 mRNA간 상호작용 관계를 추론하는 것은 어려운 문제이기 때문에 많은 연구자들이 실험적, 전산학적 접근 방법을 제안하며 활발한 연구를 진행하고 있다. 본 논문에서는 이종의 발현 데이터로부터 기능적으로 상호작용하는 miRNA-mRNA 조합을 탐색하기 위한 진화 연산 기반의 새로운 하이퍼네트워크 모델을 제안한다. 이에 실험결과로 제안하는 방법을 인간 암 관련 miRNA와 mRNA 발현 데이터에 적용하여 암 특이적 miRNA-mRNA 상호작용 집합을 탐색하고 발견한 miRNA-mRNA 상호작용 관계가 생물학적으로 유의함을 제시한다. Exploring microRNA (miRNA) and mRNA regulatory interactions may give new insights into diverse biological phenomena. Recently, miRNAs have been discovered as important regulators that play a major role in various cellular processes. Therefore, it is essential to identify functional interactions between miRNAs and mRNAs for understanding the context- dependent activities of miRNAs in complex biological systems. While elucidating complex miRNA-mRNA interactions has been studied with experimental and computational approaches, it is still difficult to infer miRNA-mRNA regulatory modules. Here we present a novel method, termed layered hypernetworks (LHNs), for identifying functional miRNAmRNA interactions from heterogeneous expression data. In experiments, we apply the LHN model to miRNA and mRNA expression profiles on multiple cancers. The proposed method identifies cancer-specific miRNA-mRNA interactions. We show the biological significance of the discovered miRNA- mRNA interactions.

분열효모에서 nab2 합성치사 돌연변이를 상보하는 SR 단백질이 mRNA 방출에 미치는 영향

윤진호 한국미생물학회 2024 미생물학회지 Vol.60 No.2

poly(A)+ RNA-결합 단백질인 Nab2는 mRNA의 3’ 말단 형성과 세포질로의 방출에 중요한 역할을 한다. mRNA의 가공과 방출에 관여하는 유전자들을 찾기 위해, 이전 연구에서 분열효모인 Schizosaccharomyces pombe에서 nab2 결핍과 합성치사를 보이는 3개의 돌연변이(SLN1~3)를 선별하였다. 이번 연구에서는 SLN3 균주의 생장과 mRNA 방출에 대한 결함을 부분적으로 상보하는 srp2 (SPAC16.02c) 유전자를 선별하였다. srp2 유전자는 생장에 필수적이고, pre-mRNA의 스플라이싱에 관여하는 SR 단백질로 알려져 있다. srp2를 과발현시키면 생장에 심각한 결함을 보였으며, 동시에 poly(A)+ RNA 가 핵 안에 강하게 축적되었다. 또한, Yeast two-hybrid 분석 실험에서 Srp2는 주요 mRNA 방출인자인 Mex67의 어뎁터로알려진 Mlo3와 상호작용하였다. 이러한 결과들은 분열효모에서도 srp2가 mRNA 스플라이싱 과정을 mRNA 방출과 연결하는 기능이 있음을 제시한다. The poly(A)+ RNA-binding protein Nab2 plays crucial roles in mRNA 3' end formation and mRNA nuclear export. To search for genes involved in mRNA processing and export, we previously isolated three synthetic lethal mutants (SLN1~3) that required nab2 for growth in fission yeast, Schizosaccharomyces pombe. In this study, we isolated srp2 (SPAC16.02c) gene as a multi-copy suppressor that partially complemented both growth and mRNA export defects of SLN3 mutant. The srp2 gene is known to be essential for growth and encodes a SR protein involved in pre-mRNA splicing. Overexpression of srp2 caused severe growth defect accompanied by intense accumulation of poly(A)+ RNA in the nucleus. Yeast two-hybrid analysis showed that Srp2 interacted Mlo3, which is known as an adaptor of major mRNA export receptor Mex67. These results suggest that the S. pombe srp2 may have functions in linking pre-mRNA splicing to mRNA export.

난소제거된 흰쥐에서 난소호르몬에 의한 LHβ subunit의 유전자 발현조절

김창미(Chang-mee Kim),박덕배(Deok-bae Park),유경자(Kyung-za Ryu) 대한약리학회 1993 대한약리학잡지 Vol.29 No.2

난소호르몬에 의하여 황체형성호르몬(luteinizing hormone; LH) subunit의 유전자 발현이 어떻게 조절되는가를 조사하기 위하여 성숙한 흰쥐에서 난소를 제거하거나 또한 난소호르몬을 재 투여한 후 α 및 LHβ subunit mRNA의 수준을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 난소를 제거한 후 시간이 경과함에 따라 혈중 LH 농도 및 뇌하수체 LH 함량이 급격히 증가하였다. 또한 난소제거 후 14일 후부터 α subunit mRNA 수준이 증가하기 시작하였으며, LHβ subunit mRNA 수준은 난소제거 후 1일부터 증가하기 시작하여 혈중 LH 농도와 같은 양상으로 증가하였다. 2. 난소제거 후 21일 경과후에 난소호르몬을 투여하였을때 난소제거로 증가된 혈중 LH 농도와 α 및 LHβ subunit mRNA 수준이 감소하였다. Estradiol을 1일간 투여하였을때 부터 혈중 LH 농도 및 α와 LHβ subunit mRNA 수준이 감소하였으며, progesterone을 4일간 처리하였을때에 혈중 LH농도가 감소하였다. 3. Estrogen 길항제인 LY117018를 estradiol과 동시에 처리하거나, progesterone 길항제인 RU 456을 progesterone과 동시에 처리하였을때 estradiol과 porgesterone에 의하여 감소되었던 혈중 LH 농도 및 α와 LHβ subunit mRNA 수준이 유의하게 회복되었다. 이상의 결과로 보아 LH 분비에 있어서 LHβ subunit mRHA 수준의 변화가 속도결정단계 (rate limiting step)인 것으로 보이며, 난소홀몬은 α 및 LHβ subunit mRNA 수준을 조절하므로써 pretranslation 단계에서 LH 생합성을 조절하는 것으로 생각된다. Pituitary LH release has been known to be regulated by the hypothalamic gonadotropin releasing hormone (GnRH) and the gonadal steroid hormones. In addition, neurotransmitters and neuropeptides are actively involved in the control of LH secretion. The alteration in LH release might reflect changes in biosynthesis and/or posttranslational processing of LH. However, little is known about the mechanism by which biosynthesis of LH subunits is regulated, especially at the level of transcription. In order to investigate if ovarian steroid hormones regulate the LH subunit gene expression, α and LHβ steady state mRNA levels were determined in anterior pituitaries of ovariectomized rats. Serum LH concentrations and pituitary LH concentrations were increased markedly with time after ovariectomy. α and LHβ subunit mRNA levels after ovariectomy were increased in a parallel manner with serum LH concentrations and pituitary LH contents, the rise in LHβ subunit mRNA levels being more prominent than the rise in α subunit mRNA. α and LHβ subunit mRNA levels in ovariectomized rats were negatively regulated by the continuous treatment of ovarian steriod hormones for 1 ~ 4 days and LHβ subunit mRNA seemed to be more sensitive to negative feedback of estradiol than progesterone. Treatment of estrogen antagonist, LY117018 or progesterone antagonist, RU486 significantly restroed LH subunit mRNA levels as well as LH release which were suppressed by estradiol or progesterone treatment. These results suggest that ovarian steroids negatively regulate the LH synthesis at the pretranslational level by modulating the steady state levels of α and LHβ subunit mRNA and LHβ subunit mRNA seemed to be more sensitive to negative feedback action of estradiol than progesterone.

RT-PCR을 이용하여 저장된 골수천자도말로부터 Major bcr/abl mRNA의 검출

이은엽,신정환,전은숙 대한임상병리학회 1997 대한임상병리학회지 Vol.17 No.4

가토의 항-사구체기저막 항체에 의한 사구체신염에서 기질단백 mRNA의 연속적 변화에 관한 연구

박문향,이언화,한인섭,전노원,노정우 대한병리학회 1998 Journal of Pathology and Translational Medicine Vol.32 No.9

문맥압항진증에 의한 식도정맥류와 울혈성 위병변에서 Inducible Nitric Oxide Synthase mRNA 발현양상

송일한,최정,진영주,임창영,김정원,노임환 大韓消化器病學會 1998 大韓消化器病學會誌 Vol.32 No.2

비소세포 폐암환자에서 Real-time PCR을 이용한 혈장 Heterogeneous Ribonucleoprotein B1 mRNA 상대정량의 유용성

김정만,황상현,이민기,장철훈,이은엽,송은주,이상률,김영대,이창훈 대한진단검사의학회 2009 Annals of Laboratory Medicine Vol.29 No.3

Background : Circulating cell-free nucleic acids are known to be a noninvasive diagnostic tool for cancer detection. Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) B1, a nuclear core complex, is overexpressed in early stage lung cancer. We intended to evaluate the usefulness of plasma hn-RNP B1 mRNA in differentiating non-small cell lung cancer (NSCLC) from other benign lung diseases, especially pulmonary tuberculosis, which is highly prevalent in Korea and often difficult to distinguish from lung cancer. Methods : Plasma RNA was extracted from 30 patients with NSCLC, 30 patients with benign lung diseases including pulmonary tuberculosis, and 10 healthy controls. Plasma hnRNP B1 mRNA was measured by TaqMan Gene Expression Assay (Applied Biosystems, USA), and pre-developed betaactin (ACTB) mRNA was used for normalization. We analyzed the relative gene expression data using the delta-delta Ct method. Results : Plasma hnRPN B1 mRNA was measurable in 93.3% (28/30) of NSCLC patients. Normalized 2-ΔΔCt of plasma hnRPN B1 mRNA was 62.2 (95%Cl, 6.4-210.1) in NSCLC patients and 2.7 (95% Cl, 0.5-13.6) in benign lung disease patients (P<0.001, Mann-Whitney U test). Conclusions : Plasma hnRNP B1 mRNA was significantly increased in patients with lung cancer compared with that in patients with other benign lung diseases. Plasma hnRNP B1 mRNA may be useful as a potential marker for the detection of NSCLC. 배경 : 혈장에서 검출되는 핵산(cell-free nucleic acids)이 최근 암의 진단에 있어 비침습적 표지자로 유용한 것으로 알려져 있다. Nuclear core complex의 하나인, heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) B1은 폐암 초기에 과발 현 되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 한국에서 유병률이 높고, 종종 폐암과 구별이 어려운 폐결핵을 포함한 양성폐질환 으로부터 비소세포 폐암환자를 확인하는데 혈장 hnRNP B1 mRNA가 유용한지 알아보고자 하였다 방법 : 비소세포 폐암환자 30명, 폐결핵을 포함한 양성 폐질 환자 30명, 정상인 10명을 대상으로 혈장에서 RNA를 추출하였 다. 혈장hnRNP B1 mRNA를 측정하기 위해 predesigned, validated TaqMan Gene Expression Assay (Applied Biosystems, USA)를 이용하였고, 상대적인 정량을 위해 pre-developed beta-actin (ACTB) mRNA을 사용하였다. Delta-delta Ct 방법을 이용하여 상대적으로 정량하였다. 결과 : 비소세포 폐암환자 93.3% (28/30)에서 혈장 hnRNP B1 mRNA가 측정되었다. 정상인의 hnRNP B1 mRNA로 보정 한 상대 발현 값인 2-ΔΔCt는 비소세포 폐암환자군에서 62.2 (95% 신뢰구간; 6.4-210.1), 양성폐질환자군에서 2.7 (95% 신뢰구간; 0.5-13.6)로 통계적으로 유의하게 높게 발현되었다(P<0.001, Mann-Whitney U test). 결론 : 혈장 hnRNP B1 mRNA는 정상대조군 또는 양성폐질 환군에 비해 비소세포 폐암환자에서 유의하게 증가되어 있었다. 따라서, 혈장 hnRNP B1 mRNA는 암표지자로서 비소세포성 폐암의 검출에 유용할 수 있을 것으로 판단된다.

Ob/Ob 마우스에서 桂枝茯苓丸과 桂枝茯苓丸 合 降脂丸이 비만 및 지방대사에 미치는 영향

김민애,이인선,송정오 대한한방부인과학회 2018 대한한방부인과학회지 Vol.31 No.1

Objectives: This study was designed to investigate anti-obesity effects the improvement effects of Gyejibongnyeong-hwan and Gyejibongnyeong-hwan-Gangji-hwan (CIPPDF) in a ob/ob mouse model. Methods: Seven-week old mice (wild-type C57BL/6J and ob/ob) were used for all experiments. Wild-type C57BL/6J mice were used as normal group and obese ob/ob mice were randomly divided into 4 groups. a normal group given a standard diet, an obese control group given a standard diet with CIPP (300 mg/kg), CIPPDF (1) (300+300 mg/kg), CIPPDF (2) (300+600 mg/kg) respectively. After 10 weeks of treatment, body weight gain, feeding efficiency ratio, blood lipid markers, mRNA levels of genes involved in fatty acid β-oxidation and lipogenesis in in-vivo, were examined. Results: 1. Body weight gain and Feeding efficiency ratio were significantly decreased in CIPPDF (1) compared with control. Fat mass was significantly decreased in CIPPDF (2) in EAT compared with control. 2. Consistent with their effects on body weight gain and fat mass, circulating concentrations of LDL-cholesterol were decreased in CIPPDF (1), CIPPDF (2) groups compared with control. 3. MCAD mRNA levels of genes was increased in CIPPDF (1), CIPPDF (2) groups in the liver, epididymal adipose tissue compared with control. VLCAD mRNA levels of genes was increased in CIPPDF (1), CIPPDF (2) groups in the skeletal muscle compared with control. 4. PPARγ mRNA was decreased in CIPPDF (1) in the liver compared with control. SCD1 mRNA was decreased in CIPPDF (1), CIPPDF (2) groups in the epididymal adipose tissue compared with control. Conclusions: In conclusion, These results suggest that CIPPDF not only decrease feeding efficiency ratio, and LDL-cholesterol, but also reduce EAT fat mass contributing to the improvement of ovesity. CIPPDF also were increased in mRNA levels of genes involved in fatty acid β-oxidation and decreased in mRNA levels of genes involved in lipogenesis. 연구목적 : 고지방 식이 ob/ob 마우스 모델을 이용하여 계지복령환(CIPP)과 계지복령환 합 강지환(CIPPDF)의 투여가 체중감소와 체내 지방대사를 개선하는지를 조사하였다. 연구방법 : C57BL/6 일반 식이마우스를 정상군으로 고지방 식이 7주령의 ob/ob암컷 마우스를 대조군으로 사용하였으며, 계지복령환을 300mg/kg 투여한 CIPP군, 계지복령환과 강지환을 각각 300mg/kg 혼합하여 투여한 CIPPDF(1)군과 계지복령환 300mg/kg 에 강지환 600mg/kg 투여한 CIPPDF(2)등 3개의 실험군으로 나누어, 10주간 약물을 투여한 후 체중증가량, 비만과 관련된 혈액지표, in vivo에서의 분자생물학적 분석을 조사하였다. 연구결과 : 1. 체중증가량, 식이효율, 지방무게는 정상군에 비해 대조군이 유의하게 증가였고, 체중증가량과 식이효율은 CIPPDF(1)에서 대조군에 비해 유의하게 감소하였다. 지방무게는 DFCIPP(2)에서 대조군에 비해 유의하게 감소하였다. 2. 혈액 검사상 혈중 LDL 농도는 정상군에 비하여 대조군이 유의하게 증가하였고, 대조군에 비하여 CIPPDF(1), CIPPDF(2)에서 유의하게 감소하였다. 3. In vivo 표적 유전자 발현효과 결과① 지방산화효소 유전자의 mRNA 발현의 경우 CIPPDF(1)과 CIPPDF(2)는 간조직과 내장지방 MCAD mRNA와 골격근의 VLCAD mRNA를 대조군에 비하여 유의하게 증가시켰다. ② 지방생성 유전자의 mRNA 발현의 경우 CIPPDF(1)은 간조직의 PPARγ mRNA와 내장지방의 SCD1 mRNA를 대조군에 비하여 유의하게 감소시켰고, CIPPDF(2)는 내장지방의 SCD1 mRNA를 대조군에 비하여 유의하게 감소시켰다. 결론 : 실험결과 비만의 치료에서 어혈을 제거하는 계지복령환은 비만에 사용되는 강지환과의 혼합사용을 통해 비만의 직접적인 체중감량이나 식이효율 등에도 개선효과를 보이며 비만과 연관되는 대사장애와 관련이 높은 지질수치를 개선하며 지방산 분해인자의 발현을 증가시키고 지방생성인자의 발현을 감소시키는 효과가 있었다.