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干貨分享丨mRNA疫苗關(guān)鍵質(zhì)量控制解決方案

閱讀:398        發(fā)布時(shí)間:2023-6-8
 導(dǎo)讀

近期,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)授予黑色素瘤mRNA疫苗“突破性療法”的認(rèn)定,這是全球首個(gè)獲此認(rèn)證的mRNA腫瘤疫苗。國內(nèi)首款新型冠狀病毒mRNA疫苗也于近期納入緊急使用。mRNA疫苗是目前最炙手可熱的醫(yī)藥領(lǐng)域之一,被譽(yù)為“全能鑰匙”的mRNA疫苗,理論上能夠表達(dá)任何蛋白,在疫苗、腫瘤治療、先天性代謝疾病等領(lǐng)域都有著極為廣闊的前景。但作為一類全新的疫苗,其質(zhì)量控制仍處于探索階段,一起來看看島津最新的應(yīng)用研究成果!

  

 

mRNA疫苗作用原理與生產(chǎn)流程

 

mRNA疫苗是通過將編碼抗原蛋白的mRNA接種至人體,mRNA作為模板合成抗原蛋白,誘導(dǎo)或激活機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫反應(yīng),從而預(yù)防和治療疾病。

mRNA的生產(chǎn)工藝流程主要包括以下五步:質(zhì)粒制備,體外轉(zhuǎn)錄,體外修飾,純化,載體遞送。

img2 

 

mRNA疫苗質(zhì)量控制

 

根據(jù)mRNA疫苗制備流程,島津結(jié)合自身儀器建立了mRNA疫苗質(zhì)量控制解決方案。

 

方案優(yōu)勢:

l                      此方案涵蓋了mRNA生產(chǎn)工藝流程中關(guān)鍵質(zhì)量控制,且同一個(gè)分析項(xiàng)目提供多種儀器的解決方案,內(nèi)容豐富。

l                      方案中涉及的島津新款儀器在mRNA質(zhì)量控制中表現(xiàn)出優(yōu)異性能,如蒸發(fā)光散射檢測器ELSD-LT III、生物惰性液相色譜儀Nexera XS inert、基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀MALDI-8030等儀器。

表格

描述已自動(dòng)生成 

 

質(zhì)粒構(gòu)型分析

質(zhì)粒具有3種基本構(gòu)型:超螺旋(Supercoiled,簡稱SC)、線性(Linear)和開環(huán)(Opencircular,簡稱OC)。島津采用生物惰性液相分析3種構(gòu)型質(zhì)粒,實(shí)現(xiàn)基線分離,可用于超螺旋質(zhì)粒純度的測定。

 

圖表, 直方圖

描述已自動(dòng)生成 

圖片生物惰性液相色譜儀實(shí)物圖(左)和3種狀態(tài)質(zhì)粒色譜圖(右)

 

mRNA原料定性分析

mRNA制備過程中非常重要的一步是將DNA轉(zhuǎn)錄為RNA,其中需要用到的原料有三磷酸核苷(NTPs)。島津通過單四桿質(zhì)譜(LCMS-2050)確定不同NTPs分子量,從而對(duì)原料進(jìn)行定性分析。LCMS-2050標(biāo)配DUIS(ESI+APCI)離子源,質(zhì)量范圍廣,兼顧了小型化及高性能。

 

圖表, 箱線圖

描述已自動(dòng)生成 

LCMS-2050實(shí)物圖(左)和mRNA合成原料ATP質(zhì)譜圖(右)

 

mRNA疫苗加帽率分析

帽子結(jié)構(gòu)是mRNA翻譯起始的必要結(jié)構(gòu),為核糖體識(shí)別mRNA提供了信號(hào),協(xié)助核糖體與mRNA結(jié)合,使翻譯從AUG開始。同時(shí)帽子結(jié)構(gòu)可增加mRNA的穩(wěn)定性,保護(hù)mRNA免遭核酸外切酶的攻擊。所以,加帽率的高低直接影響著mRNA疫苗的藥效及穩(wěn)定性。島津推薦通過MALDI-TOF(MALDI-8030)或QTOF(LCMS-9030 /9050)對(duì)加帽率進(jìn)行檢測,其中MALDI-TOF測定加帽率操作簡便快速,無需優(yōu)化流動(dòng)相、色譜柱等繁瑣操作。

 

圖示

描述已自動(dòng)生成 

MALDI-8030實(shí)物圖(左)和mRNA樣品加帽后質(zhì)譜圖(右)

 

mRNA疫苗純度分析

mRNA 純度對(duì)于保障 mRNA 疫苗的有效性和安全性至關(guān)重要。由于mRNA中含磷酸基團(tuán),在常規(guī)液相系統(tǒng)中容易產(chǎn)生金屬吸附,從而影響分析的靈敏度、精密度等性能。島津生物惰性液相系統(tǒng)中管路經(jīng)peek內(nèi)襯,整個(gè)流路無不銹鋼金屬材料,從而抑制金屬吸附,完美實(shí)現(xiàn)mRNA純度分析。

 

圖示

中度可信度描述已自動(dòng)生成 

生物惰性液相色譜儀實(shí)物圖(左)和mRNA純度分析結(jié)果(右)

 

遞送介質(zhì)分析

為了mRNA免受核酸酶的攻擊,并允許傳遞進(jìn)入細(xì)胞,需要使用遞送系統(tǒng)。目前mRNA疫苗遞送介質(zhì)主要為脂質(zhì)納米粒(LNP),其由四種成分組成,分別是膽固醇,修飾化PEG,可離子化脂質(zhì)和輔助脂質(zhì)。

 

LNP組分無紫外和熒光信號(hào),因此推薦使用液相色譜聯(lián)合蒸發(fā)光散射檢測器(ELSD)定量分析LNP四種成分。ELSD-LT III是島津最新一代蒸發(fā)光散射檢測器,具有靈敏度高、線性范圍廣等優(yōu)異特性,在樣品分析時(shí)采用wide模式,無需優(yōu)化增益值,可同時(shí)快速分析四種不同含量的LNP成分。

 

圖表

描述已自動(dòng)生成 

ELSD-LT III檢測器實(shí)物圖(左)和LNP色譜圖(右)

 

根據(jù)中國藥典,可采用基質(zhì)輔助激光解吸附飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF)等方法測定LNP成分之一聚乙二醇的重均/數(shù)均分子量及多分散性。利用島津MALDI-8030即可分析PEG分子量。

 

圖表, 條形圖

描述已自動(dòng)生成 

MALDI-8030實(shí)物圖(左)和PEG質(zhì)譜圖(右)

 

使用島津掃描探針顯微鏡(SPM-9700HT),測定了mRNA疫苗樣品的表面形貌,并使用儀器自帶的軟件一鍵將其轉(zhuǎn)換成了更加清晰、直觀的三維形貌圖。

 

圖形用戶界面

描述已自動(dòng)生成 

掃描探針顯微鏡SPM-9700HT實(shí)物圖(上)和mRNA表面形貌圖(下)

 

結(jié)語

mRNA技術(shù)應(yīng)用前景非常廣闊,除了能夠用于預(yù)防傳染性疾病,也為治療腫瘤、免疫疾病帶來了新的星火。但mRNA在序列設(shè)計(jì)和遞送系統(tǒng)等環(huán)節(jié)還存在一定的技術(shù)壁壘,眾多mRNA疫苗仍處于研發(fā)和臨床階段,希望島津mRNA質(zhì)量控制解決方案為mRNA疫苗的發(fā)展添磚加瓦。

 

本文內(nèi)容非商業(yè)廣告,僅供專業(yè)人士參考。

 

 

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