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创新型mRNA疫苗研发质控新选择
来源:生物制品圈 | 作者:201321492800086 | 发布时间: 144天前 | 517 次浏览 | 分享到:
自2019年底新冠病毒肺炎疫情发生至今,国内的疫情已经得到显著的控制,但海外的疫情却不断升级。根据国内外权威机构的公开数据,截至6月1日,国内累计确诊病例84589例,死亡病例4645例;全球累计确诊病例6183662例,死亡病例369288例,且全球的确诊病例数仍在以每天6-8万的例数增加。在如此紧急的形势之下,研发出防患于未然的疫苗产品刻不容缓。全球各国都在紧锣密鼓地展开新药和新冠疫苗的研发工作。创新疫苗的研发,成为承载人们厚望的快速利器。

新冠肺炎近况

自2019年底新冠病毒肺炎疫情发生至今,国内的疫情已经得到显著的控制,但海外的疫情却不断升级。根据国内外权威机构的公开数据,截至6月1日,国内累计确诊病例84589例,死亡病例4645例;全球累计确诊病例6183662例,死亡病例369288例,且全球的确诊病例数仍在以每天6-8万的例数增加。在如此紧急的形势之下,研发出防患于未然的疫苗产品刻不容缓。全球各国都在紧锣密鼓地展开新药和新冠疫苗的研发工作。创新疫苗的研发,成为承载人们厚望的快速利器。

图1:中国疫情/海外疫情实时数据

疫苗的种类和优势

疫苗按技术分类,目前主要可分为传统的灭活疫苗、减毒疫苗、基因重组蛋白疫苗、病毒载体疫苗以及创新型核酸疫苗(mRNA疫苗和DNA疫苗)等。

2:疫苗的主要类型

此次新冠疫情之下,全球相关机构都在紧急研发疫苗。当地时间5月20日,据世界卫生组织统计,目前全球正在研发的候选疫苗已经超过120种,实际还会更多。中国也采取了五大技术路线并行研发的策略,即病毒灭活疫苗、核酸疫苗、重组蛋白疫苗还有腺病毒载体疫苗,减毒流感病毒载体疫苗。截止5月27日,全球已有10种疫苗进入临床实验。

表1:全球进入临床实验的疫苗研究

*以上数据来自CEPI官网和各公司官方

全球研发的疫苗种类各不相同,各有优劣。从时间表可看出,研发最快进入临床的是美国Moderna公司与美国国家过敏及传染病研究所合作研发的mRNA-1273以及陈薇院士再次带领团队研发的基于腺病毒载体的Ad5-nCoV疫苗。我国陈薇院士带领团队研发的埃博拉病毒疫苗采用腺病毒载体的方式获得,因此陈薇院士再次带领团队进行基于腺病毒载体的Ad5-nCoV疫苗研发,且在第一批接种人群中成功产生了免疫抗体,4月12日即进入了二期临床市实验,成为目前进展最快的新冠疫苗。美国Moderna公司与美国国家过敏及传染病研究所合作研发的mRNA-1273则属于核酸疫苗中的mRNA疫苗,研发速度快,因此可以非常快速进入临床实验。

表2:不同疫苗种类的优势和劣势

核酸疫苗分为mRNA疫苗和DNA疫苗,DNA疫苗是将编码S蛋白的DNA直接注入人体细胞核内,利用人体细胞产生S蛋白,激活免疫反应,该技术免疫应答快,技术简单,但免疫原性不强,引入外源DNA存在安全争议;mRNA疫苗是目前研究最热点的一项技术之一,从它本身的特性、引发的免疫反应情况、大规模疫苗生产的有利条件等方面来看,mRNA疫苗具有其它疫苗无法比拟的优势。

mRNA疫苗的优势

与传统的重组蛋白疫苗、灭活疫苗和减毒疫苗相比,mRNA 疫苗的优势在于制备步骤简单、成本低、免疫反应强、免疫期长且安全性高。此外,专家表示mRNA 疫苗比传统重组疫苗更耐高温也更加稳定,传统疫苗需要冷链运输也需要在冰箱保存,如果运输或者保存不当,都容易造成疫苗失效,而 mRNA 疫苗可以在 40 ℃ 下有效保存一年,在 70 ℃ 下能有效保存三个月。而且,mRNA药物没有整合宿主基因组的风险,且会在体内自动降解,生产周期仅需要一个月左右,这对于传染性疾病,如近期高发的新冠肺炎的控制有着重大意义,Moderna公司在COVID-19 的基因序列公布的第三天就完成了mRNA疫苗序列的研究工作,其研发的mRNA-1273疫苗是最早进入临床试验的新冠疫苗之一。另外,RNA疫苗在非感染性疾病,如肿瘤治疗领域也发挥着重要的作用。目前全球知名的三个RNA疫苗公司Moderna、BioNTech、CureVac 均在肿瘤治疗中建立了RNA疫苗的产品线,部分也已进入临床试验阶段。

mRNA疫苗的作用原理

mRNA 是由 DNA 作为模板转录而来,携带有遗传信息并指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸,mRNA疫苗的作用原理是将带有抗原基因的mRNA片段注入宿主细胞,受注射细胞的转录系统自行合成并表达抗原蛋白,人体的免疫系统会识别这些特异性的抗原,刺激机体产生免疫反应。理论上,mRNA拥有合成任意一种蛋白的潜能,在解决mRNA的稳定性和递送问题后,除了用作疫苗,mRNA也可作为蛋白质补充或替代疗法治疗其他多种疾病,因此,对于传统疫苗无力应对的多种新型病毒、癌症、代谢性疾病等,mRNA疫苗均有巨大的应用潜力。

国内外生产现状及未来发展前景

目前,国内外已有多家单位致力于mRNA疫苗的研发,海外有Moderna、CureVac、BioNTech等公司,我国有艾博生物、上海斯微生物、蓝鹊生物和上海复兴医药公司等。可以预计,mRNA疫苗的研究将在肿瘤及感染性疾病等的防治领域迅猛发展。


表3:全球新冠病毒mRNA疫苗研发进展

*以上数据来自CEPI官网和各公司官方以及《中国疫苗和免疫》:新型冠状病毒mRNA 疫苗研发进展

mRNA疫苗的缺陷与合成质控的把关

当然,mRNA 疫苗也有一定缺陷,一是 mRNA不稳定,注射之后也容易被细胞分解;二是mRNA 合成过程中容易产生双链 RNA,这种杂质会引发强烈的免疫反应,使疫苗还没来得及发挥作用就被细胞清除。近年来随着 mRNA 合成、化学修饰和递送技术的发展,mRNA 的稳定性和翻译效率大幅提高,但是mRNA疫苗效率的第一步保障仍然是对mRNA合成质量的严格把控。对此,传统核酸电泳法相对粗糙,且容易使mRNA降解,建议使用Qsep系列全自动核酸片段分析仪(图3)对其进行核酸片段分布检测,有不同检测通量可选,可灵活适用于不同生产规模公司的检测需求。


图3 Qsep系列全自动核酸片段分析仪

Qsep系列全自动核酸片段分析仪可以快速高效地完成mRNA样本检测(图4),峰型图谱可以帮助使用者一目了然地了解当下样本的质量情况。如图4(a)是主带完整,几乎无降解的mRNA,图4(b&c)是降解严重或者合成有问题的mRNA样本,Qsep系列软件还具备多个样本峰图叠加比对作用(图4(d)),可以清楚分析不同合成方式下mRNA形态差异。


图4 不同质量的mRNA质控图谱

Qsep系列全自动核酸片段分析仪还可应用于各种其他RNA样本类型检测,包括total RNA,gRNA,micro RNA,外泌体RNA等(图5),可检测1nt-6000nt的大小片段,应用广泛。


图5 不同类型RNA质控图谱

   在全球市场都火热关注新冠病毒疫苗研发的情况下,mRNA疫苗以其特有的优势被各大研究机构广泛研究。mRNA疫苗生产中最核心的技术点在于合成修饰和递送系统,关键步骤就是合成,为避免生产线上mRNA不合格导致资金浪费和生产进程的延误,采用Qsep系列产品对合成的mRNA质量进行严格把关是必不可少的,质控帮助使用者更好地把握实验关键步骤。Qsep系列全自动核酸片段分析仪将是助力mRNA疫苗研发质控的好帮手。

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杭州厚泽生物一直专注于诊断、基因检测、蛋白领域,服务于广大医院病理平台,分子检验实验室,医学检验所和疾控,出入境等机构的分子实验室平台,从全自动核酸提取仪,全自动核酸蛋白分析仪,全自动移液工作站,扩增仪到光感测生物标志物分析仪,可为核酸和蛋白实验室提供全套的先进检测设备,同时承接核酸适配体筛选业务。


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