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mRNA疫苗開發(fā)體外合成解決方案

2023-7-14  閱讀(279)

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近年來,mRNA技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用持續(xù)得到關(guān)注。mRNA藥物以安全、高效、周期短等的優(yōu)勢(shì),目前已經(jīng)應(yīng)用在疫苗、腫瘤免疫、罕見病等多個(gè)領(lǐng)域。近期,默沙東(MSD)與Moderna將于8月啟動(dòng)癌癥疫苗mRNA-4157(V940)與PD-1療法Keytruda組合在高風(fēng)險(xiǎn)黑色素瘤(II-IV期)患者身上的3期臨床試驗(yàn)。mRNA藥物在申報(bào)和臨床上的不斷傳來的好消息,加強(qiáng)了研究者和患者對(duì)mRNA 藥物發(fā)展的信心。


 

mRNA技術(shù)
mRNA(Messenger RNA或信使RNA)在人類生物學(xué)中起著基本作用,它轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)在DNA中的指令來制活細(xì)胞所需的蛋白質(zhì)。mRNA疫苗是將RNA在體外進(jìn)行相關(guān)的修飾后傳遞至機(jī)體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)并產(chǎn)生蛋白抗原,從而導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)該抗原的免疫應(yīng)答,進(jìn)而擴(kuò)大機(jī)體的免疫能力[2,3]。mRNA疫苗分為非復(fù)制性mRNA(nonreplicating mRNA)和自擴(kuò)增mRNA(self-amplifying mRNA)兩類:自擴(kuò)增mRNA不僅編碼目標(biāo)抗原,而且還編碼能夠使細(xì)胞內(nèi)RNA擴(kuò)增和蛋白表達(dá)的復(fù)制機(jī)制。非復(fù)制性mRNA疫苗僅編碼目標(biāo)抗原并包含5′和3′非翻譯區(qū)(UTR),它們提供對(duì)適應(yīng)性和先天免疫力的綜合刺激,即原位抗原表達(dá)和危險(xiǎn)信號(hào)傳遞。
 
mRNA疫苗開發(fā)流程包括病原體識(shí)別、測(cè)序、mRNA體外合成和修飾、純化等操作。

 

圖1. mRNA疫苗的示意圖及其抗原表達(dá)的機(jī)制[4]

 

圖2. mRNA疫苗生產(chǎn)制備流程圖[5]

 

mRNA體外合成
體外合成RNA(IVT)主要是以DNA為模板通過體外轉(zhuǎn)錄得到,常用的是以線性化質(zhì)粒DNA或PCR擴(kuò)增產(chǎn)物為模板利用RNA聚合酶在體外轉(zhuǎn)錄合成。主要過程是利用含有T7啟動(dòng)子(TAATACGACTCACTATAGGG)或SP6啟動(dòng)子(ATTTAGGTGACACTATAG)序列的DNA為模板在含有T7或SP6 RNA聚合酶的條件下,以NTP為底物合成與模板DNA中一條鏈互補(bǔ)的mRNA,簡(jiǎn)單快速獲得大量的mRNA分子,通過在5’端加上帽子結(jié)構(gòu)和3’端加ployA尾加強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性。

 

圖3. 體外轉(zhuǎn)錄(IVT)mRNA生產(chǎn)和裝配過程[6]

 

翌圣生物可以提供IVT的全套核心原料,且其中多款產(chǎn)品均已獲得FDA DMF 備案。GMP級(jí)別的產(chǎn)品質(zhì)量管理,符合ISO 13485體系,采用化學(xué)成分明確,無動(dòng)物源和無人源性成分;采用大規(guī)模生產(chǎn),可以常規(guī)的文件支持,通過穩(wěn)定性檢測(cè),確保產(chǎn)品的高性能。

 

為保障優(yōu)質(zhì)酶的可持續(xù)供應(yīng),2021年底,翌圣生物基于多年分子酶研發(fā)與工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),在武漢東湖高新區(qū)光谷生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園新建mRNA 疫苗原料生產(chǎn)基地-mRNAtools, 總體建筑面積5000余平米。該基地配置兩套1.5噸大型全自動(dòng)發(fā)酵設(shè)備、工業(yè)級(jí)純化與凍干設(shè)備等,結(jié)合*生產(chǎn)工藝,翌圣mRNA 疫苗原料的供應(yīng)能力將逐步由10億人份/每年提升到100億人份/每年。

 

 

產(chǎn)品列表

 

流程

定位

產(chǎn)品名稱

貨號(hào)

體外轉(zhuǎn)錄(試劑盒)

RNA體外轉(zhuǎn)錄

Hifair® T7 High Yield RNA Synthesis Kit

10623ES

一步法mRNA 體外轉(zhuǎn)錄

T7 High Yield RNA Synthesis Kit for Co-transcription

10673ES

體外轉(zhuǎn)錄(單組分)

限制性內(nèi)切酶

BspQI GMP-grade (10 U/μL)

10664ES

BsaI GMP-grade (20 U/μL)

10661ES

10×Digestion buffer 3 GMP-grade

10667ES

T7 RNA 合成酶

T7 RNA Polymerase GMP-grade(250 U/μL)

10625ES

無機(jī)焦磷酸酶

Pyrophosphatase,Inorganic GMP-grade(1 U/μL)

10620ES

Pyrophosphatase, Inorganic GMP-grade (0.1 U/μL)

10672ES

RNA 抑制劑

Murine RNase inhibitor GMP-grade (40 U/μL)

10621ES

轉(zhuǎn)錄buffer

10×Transcription Buffer GMP-grade(Mg2+ free)

10669ES

10× Transcription Buffer 2 GMP-grade

10670ES

NTP

ATP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10652ES

CTP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10653ES

UTP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10654ES

GTP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10655ES

Pseudo UTP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10656ES

N1-Me-Pseudo UTP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10657ES

DNA消化

模板DNA 消化

Deoxyribonuclease I (DNase I) GMP-grade

10611ES

RNA純化

RNA純化

Hieff NGS® RNA Cleaner

12602ES

mRNA修飾

二步法加帽技術(shù)

mRNA Vaccinia Capping Enzyme GMP-grade

10614ES

mRNA Cap 2′-O-Methyltransferase GMP-grade

10612ES

10× Capping Buffer GMP-grade

10666ES

Murine RNase inhibitor GMP-grade (40 U/μL)

10621ES

GTP Tris Solution GMP-grade (100 mM)

10655ES

S-adenosylmethionine (SAM)(32mM)

10619ES

共轉(zhuǎn)錄帽類似物

Cap1-GAG m7(3'OMeG)(5')ppp(5')(2'OMeA)pG (100mM)

10677ES

Cap1-GAG m7G(5’)ppp(5’)(2’OMeA)pG(100 mM)

10678ES

Cap AU-GAUm7G(5')ppp(5')(2'OMeA)pU GMP-grade (100 mM)

10679ES

加尾酶

E.coli poly(A) Polymerase (5 U/μL)

1481ES

mRNA標(biāo)準(zhǔn)品

mRNA原液標(biāo)準(zhǔn)品

Firefly Luciferase-mRNA(3-O-Me-GAG, N1-Me-Pseudo UTP)

17101ES

eGFP-mRNA(3-O-Me-GAG, N1-Me-Pseudo UTP)

17102ES

OVA -mRNA(3-O-Me-GAG, N1-Me-Pseudo UTP)

17103ES

mCherry-mRNA(3-O-Me-GAG, N1-Me-Pseudo UTP)

17104ES60/80

環(huán)狀RNA

線性RNA 去除

RNase R (20U/μL)

14606ES

 

參考文獻(xiàn)

 

[1]Verbeke, Rein & Lentacker, Ine & De Smedt, Stefaan & Dewitte, Heleen. (2019). Three decades of messenger RNA vaccine development. Nano Today. 100766. 10.1016/j.nantod.2019.100766.
[2]苗鶴凡, 郭勇, 江新香. mRNA疫苗研究進(jìn)展及挑戰(zhàn)[J]. 免疫學(xué)雜志, 2016(05):446-449.
[3]Kramps T., Elbers K. (2017) Introduction to RNA Vaccines. In: Kramps T., Elbers K. (eds) RNA Vaccines. Methods in Molecular Biology, vol 1499. Humana Press, New York, NY.
[4]Verbeke, Rein & Lentacker, Ine & De Smedt, Stefaan & Dewitte, Heleen. (2019). Three decades of messenger RNA vaccine development. Nano Today. 100766. 10.1016/j.nantod.2019.100766.
[5]Sergio Linares-Fernández, Céline Lacroix, ,Tailoring mRNA Vaccine to Balance Innate/Adaptive Immune Response,Trends in Molecular Medicine,Volume 26, Issue 3,2020,Pages 311-323,
[6]Sergio Linares-Fernández, Céline Lacroix, ,Tailoring mRNA Vaccine to Balance Innate/Adaptive Immune Response,Trends in Molecular Medicine,Volume 26, Issue 3,2020,Pages 311-323,



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