可誘發抗體的物質稱為抗原，可當作抗原的物質有很多種，其中最常見的是蛋白質，傳統的疫苗或用減毒的病毒(菌)，或去活化的病原體製成疫苗，這種方式生產的技術門檻較低，可快速製成疫苗，但因為是採用整個病原體，故需要承受的風檢較高，近來因分子生物技術的發展與蛋白純化技術的進步，則開始有蛋白質製成的疫苗、DNA製成的疫苗、mRNA製成的疫苗。以目前新冠病毒疫情而言，BNT/Pfizer、Moderna等公司以mRNA疫苗證實其產生的抗體與T細胞免疫可有效防止病毒感染或預防重症等重大成果，在 mRNA疫苗的開發中，第一步是先設計用來表現RNA的DNA質體，此時需先決定選用病毒(菌)的那一種或那些蛋白為主要的抗原，以新冠病毒為例，學理上新冠病毒的棘蛋白(spike protein)是病毒感染與進入人體細胞的關鍵蛋白，故選擇棘蛋白當作抗原，則以它所產生的抗體或T細胞免疫，可專一性中和(或結合)病毒的棘蛋白，使病毒在入侵細胞前就被免疫系統辨識及排除，因此BNT/Pfizer與Moderna等公司皆是採用棘蛋白作為抗原。

採用mRNA的技術需先了解mRNA的結構及其在生物學所扮演的角色。生物體表現蛋白的方式為DNA先產生(轉錄)RNA，而RNA再產生(轉譯)出蛋白質，下圖為DNA 質體 設計的圖示，其序列包括對應RNA的5’端非轉譯區(5’UTR)、目標蛋白轉譯區(ORF)、3’端非轉譯區(3’UTR)、聚合體(A)尾(poly(A)tail)皆需要構築在啟動子之後，如T7 啟動子簡稱T7P，並在polyA尾巴之後設計一個限製酶的切位，此切位可用限制酶將質體切成線狀，此線狀DNA可用於之後的體外轉譯反應以生產RNA，RNA則再經修飾加帽端即可形成mRNA。

有些公司poly(A) tail的產生方式是另以 Poly(A) 聚合 酶於產生RNA後再行加上，故而於設計DNA質體的時候，就不需將poly(A) tail設計在質體中，兩種方式皆可採用。台灣新竹科學園區的鴻林堂生技（SMOBIO）在2021年建立了三種模板載體：1. Pfizer/BNT版本，自帶100個A鹼基、2. Moderna版本，無自帶A鹼基尾端，需進行聚合尾端的轉錄後修飾、3. SMOBIO自建版本，自帶200個A鹼基。

(1) DNA範本基因庫的建立 構築好的質體可轉形(Transform)至大腸桿菌，由大腸桿菌來幫忙生產大量的DNA質體範本，為保證之後生產的質體是一致的，需建立種子庫，並控管限定傳代代次及是否仍是原來的大腸桿菌，可透過定序、革蘭氏染色、生化試驗、16S rRNA測序、抗生素抗性檢測、限制酶切分析等，確定每次生產的DNA範本質體皆正確。

(2)製備DNA質體 確定DNA種子庫後，藉由大腸桿菌發酵以大量生產質體，以達成本的最佳化，此階段關鍵的品質管控需注意DNA 質體的序列準確性（以基因定序的方式確認）、DNA純化是否完全移除大腸桿菌宿主genomic DNA，細菌宿主的RNA、細菌宿主的蛋白、雜質殘留等等，若是要作為疫苗生產用的DNA質體，則必需將內毒素進一步移除以達到疫苗的需求，並需符合GMP的規範。其間的檢測及品質控管方式如下，宿主細菌蛋白殘留一般用螢光染色法進行檢測，殘留宿主DNA的檢測常以定量PCR (qPCR)的方法。 竹科鴻林堂公司於2011年生產DNA marker至今已10多年並供應全球市場，在大量生產DNA質體的經驗已非常純熟，於2021年生產的DNA質體經加工製成的 DNA marker年產量達20公升以上。過往十多年間，曾在新竹實現單一工廠單次生產10克質體DNA的經驗。此數量DNA若以有效序列佔比57%計算，單次製備10克DNA即可生成mRNA 30克以上，可供調製Pfizer/BNT版本100萬劑、Moderna版本30萬劑。以此經驗，再加以放大產能，供應mRNA 疫苗生產用的DNA質體生產，相信可符合需求。

(3) DNA質體線狀化 質體DNA大量生產後，將進一步合成RNA，在此之前，DNA需先加工，以限制酶(restriction enzymes)將DNA質體切成線狀化，因後續的體外轉錄反應只辨識啟動子位置，而為了確保最後停止合成的位置，可由限製酶切位的斷點，使RNA合成時停止在切位的斷點上，則RNA聚合酶生產RNA的範圍將被固定在啟動子至切位之間，以確保RNA合成的長度及品質。