Hvad er en mRNA-vaccine
mRNA-vaccinen overfører RNA til kroppens celler for at udtrykke og producere proteinantigener efter relevante modifikationer in vitro, hvilket får kroppen til at producere et immunrespons mod antigenet og derved udvide kroppens immunkapacitet[1,3].
Figur 1: Skematisk diagram af effekten af direkte injektion af mRNA-vaccine [2]
Klassificering af mRNA-vacciner
mRNA-vacciner er opdelt i to typer:ikke-replikerendemRNA ogselvforstærkendemRNA: selvforstærkende mRNA koder ikke kun for målantigenet, men koder også for replikationen, der muliggør intracellulær RNA-amplifikation og proteinekspressionsmekanisme.Ikke-replikerende mRNA-vacciner koder kun for målantigener og indeholder 5'- og 3'-utranslaterede regioner (UTR).De giver omfattende stimulering af tilpasningsevne og medfødt immunitet, nemlig in situ antigenekspression og faresignaltransmission, og har følgende applikationer Funktioner[2,3]
●Kan give omfattende stimulering af tilpasningsevne og medfødt immunitet, nemlig in situ antigenekspression og faresignaltransmission
●Kan inducere et "afbalanceret" immunrespons, herunder humorale og cellulære effektorer og immunhukommelse
●Kan kombinere forskellige antigener uden at øge kompleksiteten af vaccineformuleringen
●Kontinuerlig forbedring af immunpotentialet kan opnås gennem gentagen vaccination, og der er ingen eller ringe immunrespons på bæreren
●Varmestabile mRNA-vacciner kan forenkle transport og opbevaring af vacciner
Figur 2: Skematisk diagram af mRNA-vaccine og dens antigenekspressionsmekanisme [4]
Egenskaber ved mRNA-vacciner
Sammenlignet med traditionelle vacciner har mRNA-vacciner enkle produktionsprocesser, hurtige udviklingshastigheder, intet behov for cellekultur og lave omkostninger.Sammenlignet med DNA-vacciner behøver mRNA-vacciner ikke at komme ind i kernen, og der er ingen risiko for integration i værtsgenomet.Halveringstiden kan justeres ved modifikation.
Tabel 1: Fordele og ulemper ved mRNA-vacciner
|
| Fordel | Mangel |
| mRNA-vaccine | Hurtig forskning og udvikling, vaccineproduktion tager kun 40 dage | Udløs et unødvendigt immunrespons
|
| mRNA-ustabilitet under fysiologiske forhold, let at nedbryde | Vil ikke integreres i genomet for at undgå mulige terapeutiske mutationer
| |
| Intet behov for noget nukleart lokaliseringssignal, transkription | Effektiviteten af sikkerhedsatomkraftværket mangler stadig at blive verificeret
|
Figur 3: Flowdiagram over produktion og fremstilling af mRNA-vaccine [4]
Foregene Viral RNA Isolation kit
RT-qPCR nemt (et trin)
Forbedrede strategier til fremstilling af mRNA-vacciner
På grund af selve mRNA's dårlige stabilitet, let nedbrydning af nukleaser i væv, lav celleindgangseffektivitet og lav translationseffektivitet begrænser disse defekter anvendelsen af mRNA-vacciner.Oversættelseseffektivitet spiller også en meget kritisk rolle.Leveringsvehikler kan opdeles i virale vektorer og ikke-virale vektorer (herunder liposomer, ikke-liposomer, vira, nanopartikler osv.).Derfor er der brug for relevante forbedringstiltag.Det følgende er en farmakologisk forbedringsstrategi for mRNA-fremstilling[2]
1 Syntetiser cap-analoger eller brug capping-enzymer til at stabilisere mRNA og øge proteintranslation ved at binde til eukaryotisk translationsinitieringsfaktor 4E (EIF4E)
2 Juster elementerne i den 5'-utranslaterede region (UTR) og 3'-UTR for at stabilisere mRNA og øge proteintranslationen
3 Tilføjelse af Poly(A)-hale kan stabilisere mRNA og øge proteintranslation
4 Modificerede nukleosider for at reducere medfødt immunaktivering og øge translation
5 Behandling med RNase III og hurtig proteinvæskekromatografi (FPLC) rensning kan reducere immunaktivering og øge translation
6 Optimer sekvenser eller kodoner for at øge translation
7 Samlevering af translationsinitieringsfaktorer og andre metoder til at ændre translation og immunogenicitet
Figur 4: In vitro transkription (IVT) mRNA-produktion og samlingsproces [5]
Storskala fremstilling af plasmid DNA
Plasmid-DNA-oprensning fjerner hovedsageligt kontaminanter såsom RNA, åben-cirkel-DNA-endotoksin, værtsprotein og værtsnukleinsyre og transformerer sædvanligvis rekombinant plasmid til E. coli.E. coli gennemgår fermentering med høj densitet, derefter faststof-væske-separation og opsamling af E. coli.E. coli underkastes derefter alkalisk lyse, centrifugal faststof-væske-separation og mikrofiltreringsklaring efter lyse, ultrafiltrering og koncentrering efter klaring, og derefter kromatografisk rensning.
Oprensning af plasmid DNA:
Foregene General Plasmid Mini Kit
【1】苗鹤凡, 郭勇, 江新香.mRNA疫苗研究进展及挑战[J].免疫学杂志, 2016(05):446-449.
【2】Pardi N, Hogan MJ, Porter FW, et al.mRNA-vacciner — en ny æra inden for vaccinologi[J].Nature Reviews Drug Discovery, 2018.
【3】Kramps T., Elbers K. (2017) Introduktion til RNA-vacciner.I: Kramps T., Elbers K. (red) RNA Vaccines.Methods in Molecular Biology, bind 1499. Humana Press, New York, NY.
【4】Maruggi G, Zhang C, Li J, et al.mRNA som en transformativ teknologi til udvikling af vacciner til kontrol af infektionssygdomme[J].Molekylær terapi, 2019.
【5】Sergio Linares-Fernández, Céline Lacroix, Skræddersy mRNA-vaccine til at balancere medfødt/adaptiv immunrespons, Trends i molekylær medicin, bind 26, udgave 3,2020, side 311-323.
Indlægstid: Aug-05-2021
