Wat is een mRNA-vaccin
Het mRNA-vaccin brengt RNA over naar de cellen van het lichaam om eiwitantigenen tot expressie te brengen en te produceren na relevante modificaties in vitro, waardoor het lichaam een immuunrespons tegen het antigeen produceert, waardoor de immuuncapaciteit van het lichaam wordt vergroot[1,3].
Figuur 1: Schematisch diagram van het effect van directe injectie van mRNA-vaccin [2]
Classificatie van mRNA-vaccins
mRNA-vaccins zijn onderverdeeld in twee typen:niet-replicerendmRNA enzelfversterkendmRNA: zelfamplificerend mRNA codeert niet alleen voor het doelantigeen, maar codeert ook voor de replicatie die intracellulaire RNA-amplificatie en eiwitexpressie mogelijk maakt.Niet-replicerende mRNA-vaccins coderen alleen voor doelantigenen en bevatten 5'- en 3'-onvertaalde gebieden (UTR).Ze bieden uitgebreide stimulatie van aanpassingsvermogen en aangeboren immuniteit, namelijk in situ antigeenexpressie en gevaarsignaaloverdracht, en hebben de volgende toepassingen:[2,3]
● Kan uitgebreide stimulatie van aanpassingsvermogen en aangeboren immuniteit bieden, namelijk in situ antigeenexpressie en gevaarsignaaloverdracht
●Kan een "gebalanceerde" immuunrespons opwekken, inclusief humorale en cellulaire effectoren en immuungeheugen
●Kan verschillende antigenen combineren zonder de complexiteit van de vaccinformulering te verhogen
●Continue verbetering van het immuunpotentieel kan worden bereikt door herhaalde vaccinatie en er is geen of weinig immuunrespons op de drager
●Hittestabiele mRNA-vaccins kunnen het transport en de opslag van vaccins vereenvoudigen
Figuur 2: Schematisch diagram van mRNA-vaccin en zijn antigeenexpressiemechanisme [4]
Kenmerken van mRNA-vaccins
In vergelijking met traditionele vaccins hebben mRNA-vaccins eenvoudige productieprocessen, snelle ontwikkelingssnelheden, geen behoefte aan celkweek en lage kosten.In vergelijking met DNA-vaccins hoeven mRNA-vaccins de kern niet binnen te gaan en is er geen risico op integratie in het gastheergenoom.De halfwaardetijd kan worden aangepast door modificatie.
Tabel 1: Voor- en nadelen van mRNA-vaccins
|
| Voordeel | Tekortkoming |
| mRNA-vaccin | Snel onderzoek en ontwikkeling, vaccinproductie duurt slechts 40 dagen | Activeer een onnodige immuunrespons
|
| mRNA-instabiliteit onder fysiologische omstandigheden, gemakkelijk af te breken | Zal niet integreren in het genoom om mogelijke therapeutische mutaties te voorkomen
| |
| Geen nucleair lokalisatiesignaal of transcriptie nodig | De doeltreffendheid van de nucleaire veiligheid moet nog worden geverifieerd
|
Figuur 3: Stroomschema van de productie en bereiding van mRNA-vaccins [4]
Foregene virale RNA-isolatiekit
RT-qPCR Eenvoudig (één stap)
Verbeterde strategieën voor de bereiding van mRNA-vaccins
Vanwege de slechte stabiliteit van mRNA zelf, gemakkelijke afbraak door nucleasen in weefsels, lage celinvoerefficiëntie en lage translatie-efficiëntie, beperken deze defecten de toepassing van mRNA-vaccins.Vertaalefficiëntie speelt ook een zeer cruciale rol.Leveringsvehikels kunnen worden onderverdeeld in virale vectoren en niet-virale vectoren (waaronder liposomen, niet-liposomen, virussen, nanodeeltjes, enz.).Daarom zijn relevante verbetermaatregelen nodig.Het volgende is een farmacologische verbeteringsstrategie voor mRNA-bereiding[2]
1 Cap-analogen synthetiseren of capping-enzymen gebruiken om mRNA te stabiliseren en eiwittranslatie te verhogen door binding aan eukaryote translatie-initiatiefactor 4E (EIF4E)
2 Pas de elementen in het 5'-onvertaalde gebied (UTR) en 3'-UTR aan om mRNA te stabiliseren en eiwittranslatie te verhogen
3 Het toevoegen van Poly(A)-staart kan mRNA stabiliseren en eiwittranslatie verhogen
4 Gemodificeerde nucleosiden om de aangeboren immuunactivatie te verminderen en de translatie te verhogen
5 Behandeling met RNase III en zuivering met snelle eiwitvloeistofchromatografie (FPLC) kan de activering van het immuunsysteem verminderen en de translatie verhogen
6 Optimaliseer sequenties of codons om de vertaling te verbeteren
7 Gezamenlijke levering van translatie-initiatiefactoren en andere methoden om translatie en immunogeniciteit te veranderen
Figuur 4: In vitro transcriptie (IVT) mRNA-productie- en assemblageproces [5]
Grootschalige bereiding van plasmide-DNA
Plasmide-DNA-zuivering verwijdert hoofdzakelijk verontreinigingen zoals RNA, DNA-endotoxine met open cirkel, gastheereiwit en gastheernucleïnezuur, en transformeert gewoonlijk recombinant plasmide in E. coli.E. coli ondergaat fermentatie met hoge dichtheid, vervolgens vaste-vloeistofscheiding en verzameling van E. coli.De E. coli wordt vervolgens onderworpen aan alkalische lysis, centrifugale scheiding van vaste stof en vloeistof en klaring door microfiltratie na lysis, ultrafiltratie en concentratie na klaring, en vervolgens chromatografische zuivering.
Zuivering van plasmide-DNA:
Foregene algemene plasmide minikit
【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-vaccins - een nieuw tijdperk in vaccinologie [J].Natuurrecensies Drug Discovery, 2018.
【3】Kramps T., Elbers K. (2017) Inleiding tot RNA-vaccins.In: Kramps T., Elbers K. (eds) RNA-vaccins.Methoden in de moleculaire biologie, deel 1499. Humana Press, New York, NY.
【4】Maruggi G, Zhang C, Li J, et al.mRNA als een transformerende technologie voor de ontwikkeling van vaccins om infectieziekten te beheersen [J].Moleculaire therapie, 2019.
【5】Sergio Linares-Fernández, Céline Lacroix, ,MRNA-vaccin aanpassen om de aangeboren/adaptieve immuunrespons in evenwicht te brengen,Trends in Molecular Medicine, jaargang 26, uitgave 3,2020, pagina's 311-323.
Posttijd: 05-08-2021
