干货分享丨mRNA疫苗关键质量控制解决方案
导读近期，美国食品药品监督管理局（fda）授予黑色素瘤mrna疫苗“突破性疗法”的认定，这是全球首个获此认证的mrna肿瘤疫苗。国内首款新型冠状病毒mrna疫苗也于近期纳入紧急使用。mrna疫苗是目前最炙手可热的医药领域之一，被誉为“全能钥匙”的mrna疫苗，理论上能够表达任何蛋白，在疫苗、肿瘤治疗、先天性代谢疾病等领域都有着极为广阔的前景。但作为一类全新的疫苗，其质量控制仍处于探索阶段，一起来看看岛津最新的应用研究成果！
mrna疫苗作用原理与生产流程
mrna疫苗是通过将编码抗原蛋白的mrna接种至人体，mrna作为模板合成抗原蛋白，诱导或激活机体免疫系统产生免疫反应，从而预防和治疗疾病。
mrna的生产工艺流程主要包括以下五步：质粒制备，体外转录，体外修饰，纯化，载体递送。
mrna疫苗质量控制
根据mrna疫苗制备流程，岛津结合自身仪器建立了mrna疫苗质量控制解决方案。
方案优势：
l此方案涵盖了mrna生产工艺流程中关键质量控制，且同一个分析项目提供多种仪器的解决方案，内容丰富。
l方案中涉及的岛津新款仪器在mrna质量控制中表现出优异性能，如蒸发光散射检测器elsd-lt iii、生物惰性液相色谱仪nexeraxs inert、基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱仪maldi-8030等仪器。
质粒构型分析
质粒具有3种基本构型：超螺旋(supercoiled，简称sc)、线性(linear)和开环(opencircular，简称oc)。岛津采用生物惰性液相分析3种构型质粒，实现基线分离，可用于超螺旋质粒纯度的测定。
图片生物惰性液相色谱仪实物图（左）和3种状态质粒色谱图（右）
mrna原料定性分析
mrna制备过程中非常重要的一步是将dna转录为rna，其中需要用到的原料有三磷酸核苷（ntps）。岛津通过单四极杆质谱(lcms-2050)确定不同ntps分子量，从而对原料进行定性分析。lcms-2050标配duis（esi+apci）离子源，质量范围广，兼顾了小型化及高性能。
lcms-2050实物图（左）和mrna合成原料atp质谱图（右）
mrna疫苗加帽率分析
帽子结构是mrna翻译起始的必要结构，为核糖体识别mrna提供了信号，协助核糖体与mrna结合，使翻译从aug开始。同时帽子结构可增加mrna的稳定性，保护mrna免遭核酸外切酶的攻击。所以，加帽率的高低直接影响着mrna疫苗的药效及稳定性。岛津推荐通过maldi-tof(maldi-8030)或qtof(lcms-9030 /9050)对加帽率进行检测，其中maldi-tof测定加帽率操作简便快速，无需优化流动相、色谱柱等繁琐操作。
maldi-8030实物图（左）和mrna样品加帽后质谱图（右）
mrna疫苗纯度分析
mrna 纯度对于保障 mrna 疫苗的有效性和安全性至关重要。由于mrna中含磷酸基团，在常规液相系统中容易产生金属吸附，从而影响分析的灵敏度、精密度等性能。岛津生物惰性液相系统中管路经peek内衬，整个流路无不锈钢金属材料，从而抑制金属吸附，完美实现mrna纯度分析。
生物惰性液相色谱仪实物图（左）和mrna纯度分析结果（右）
递送介质分析
为了mrna免受核酸酶的攻击，并允许传递进入细胞，需要使用递送系统。目前mrna疫苗递送介质主要为脂质纳米粒（lnp），其由四种成分组成，分别是胆固醇，修饰化peg，可离子化脂质和辅助脂质。
因lnp组分无紫外和荧光信号，因此推荐使用液相色谱联合蒸发光散射检测器（elsd）定量分析lnp四种成分。elsd-lt iii是岛津最新一代蒸发光散射检测器，具有灵敏度高、线性范围广等优异特性，在样品分析时采用wide模式，无需优化增益值，可同时快速分析四种不同含量的lnp成分。
elsd-lt iii检测器实物图（左）和lnp色谱图（右）
根据中国药典，可采用基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(maldi-tof)等方法测定lnp成分之一聚乙二醇的重均/数均分子量及多分散性。利用岛津maldi-8030即可分析peg分子量。
maldi-8030实物图（左）和peg质谱图（右）
使用岛津扫描探针显微镜（spm-9700ht），测定了mrna疫苗样品的表面形貌，并使用仪器自带的软件一键将其转换成了更加清晰、直观的三维形貌图。
扫描探针显微镜spm-9700ht实物图（上）和mrna表面形貌图（下）
结语
mrna技术应用前景非常广阔，除了能够用于预防传染性疾病，也为治疗肿瘤、免疫疾病带来了新的星火。但mrna在序列设计和递送系统等环节还存在一定的技术壁垒，众多mrna疫苗仍处于研发和临床阶段，希望岛津mrna质量控制解决方案为mrna疫苗的发展添砖加瓦。
本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。
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l此方案涵盖了mrna生产工艺流程中关键质量控制，且同一个分析项目提供多种仪器的解决方案，内容丰富。
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质粒构型分析
质粒具有3种基本构型：超螺旋(supercoiled，简称sc)、线性(linear)和开环(opencircular，简称oc)。岛津采用生物惰性液相分析3种构型质粒，实现基线分离，可用于超螺旋质粒纯度的测定。
图片生物惰性液相色谱仪实物图（左）和3种状态质粒色谱图（右）
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lcms-2050实物图（左）和mrna合成原料atp质谱图（右）
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maldi-8030实物图（左）和mrna样品加帽后质谱图（右）
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生物惰性液相色谱仪实物图（左）和mrna纯度分析结果（右）
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maldi-8030实物图（左）和peg质谱图（右）
使用岛津扫描探针显微镜（spm-9700ht），测定了mrna疫苗样品的表面形貌，并使用仪器自带的软件一键将其转换成了更加清晰、直观的三维形貌图。
扫描探针显微镜spm-9700ht实物图（上）和mrna表面形貌图（下）
结语
mrna技术应用前景非常广阔，除了能够用于预防传染性疾病，也为治疗肿瘤、免疫疾病带来了新的星火。但mrna在序列设计和递送系统等环节还存在一定的技术壁垒，众多mrna疫苗仍处于研发和临床阶段，希望岛津mrna质量控制解决方案为mrna疫苗的发展添砖加瓦。
本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。
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