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    助力mRNA疫苗開發

    2021年2月24日,《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)發布2021年“全球十大突破性技術”名單,mRNA疫苗以其在醫學領域掀起的巨大變革而榮登榜首。入選的十大突破性技術還包括:GPT-3、數據信托、鋰金屬電池、數字接觸追蹤、超高精度定位、遠程技術、多技能AI、TikTok推薦算法、綠色氫能。


    助力mRNA疫苗開發

    圖片來源:參考資料


     新冠疫情全球蔓延,各國一致認為COVID-19疫苗可能是可持續控制COVID-19大流行的最有效途徑,故而進行前所未有的研究努力迅速開發候選疫苗,并啟動人體臨床試驗?,F階段受到大家廣泛關注的疫苗有技術成熟的傳統疫苗,如病毒載體和滅活病毒疫苗,同時還有新型mRNA疫苗。

     實際上,早在COVID-19大流行之前,mRNA疫苗就以其獨有的優勢吸引了一些制藥公司參與研發。mRNA疫苗不像傳統疫苗需要特定的病毒株,只需要病毒基因序列即可反向合成。mRNA疫苗的生產無需細胞培養或者動物源基質,在開發和生產周期上有著明顯的優勢,可應對大規模爆發性傳染病。此外,mRNA抗原由自身體內細胞產生,屬于人體細胞內自有物質,理論上不會整合到基因組。雖然mRNA疫苗有一定的優勢,但mRNA疫苗在發展中也存在一些難題,比如mRNA進入體內后易被核糖核酸酶降解,遞送技術相對復雜。如何提高mRNA穩定性及翻譯效率、調節免疫原性、開發高效無毒的遞送載體,也是mRNA疫苗的研究重點。

     接下來,先簡單了解一下mRNA疫苗的研發與生產流程主要包括以下步驟:

     1. 篩選分離目標病原體;

     2. 利用NGS技術進行基因測序;

     3. 篩選出對感染或復制重要的編碼目標蛋白對應的基因序列(或直接提取mRNA)構建pDNA質粒;

     4. 體外轉錄:通常使用限制性核酸內切酶線性化的pDNA質粒作為模板,酶切位點選擇在質粒3’端的下游位置,隨后再次使用沉淀和提取純化線性DNA。轉錄過程還需要的一些酶包括:來自T7、T3或SP6噬菌體的RNA聚合酶、RNA酶抑制劑和無機焦磷酸酶(去除RNA合成過程中產生的的焦磷酸酯并競爭性地抑制轉錄)。最后,使用RNase-free的DNA酶消化模板DNA。

     5. 對mRNA進行高度純化;

     6. 制備mRNA無菌制劑;

     7. 配送給需要接種的人群。


    mRNA疫苗的研發與生產全流程

    mRNA疫苗的研發與生產全流程

    (數據來源:PubMed)


    疫情當前,國內外許多企業和機構大量投入研發,建立mRNA疫苗新型研發平臺。作為國產生物試劑優質供應商,全式金為這些企業提供一系列相關產品,助力mRNA疫苗研發。


    mRNA生產純化


    1. T7 High Efficiency Transcription Kit(JT101)

    利用T7 RNA Polymerase,以超螺旋質粒DNA或線性DNA為模板,轉錄合成RNA。適用于大量制備長度100-5000 nt的RNA,制備的RNA可用于體外翻譯、RNase保護實驗、RNA剪切以及雜交探針標記等。全式金T7 RNA聚合酶轉錄試劑盒在每20 μl體系中,1 μg模板可以在2小時內制備大于50 μg的RNA。


    2. E.coli Poly (A) Polymerase(LA101)

    由重組E. coli Poly (A) Polymerase 基因的載體,在大腸桿菌中經誘導表達、純化而成,分子量為50.2 kDa。反應時不依賴模板的存在,催化由ATP 轉化的AMP添加到RNA的3′端,即給RNA加Poly(A) 尾。Poly(A)尾巴能夠增強mRNA的穩定性、提高翻譯起始效率、引導mRNA出核。全式金E.coli Poly(A)聚合酶活性高,2.5-5 units E.coli Poly (A) Polymerase 可得到60-90 nt的Poly(A)產物(可根據目標產物的長度適當調整酶量)。


    3. DNase I (RNase-free )(GD201)

    在mRNA疫苗生產的過程中對DNA的殘留控制非常嚴格,全式金DNase I (RNase-free )能夠隨機分解DNA單/雙鏈,酶活性高,性能優。


    4. Ribonuclease Inhibitor(AI101)

    在mRNA疫苗研發和生產過程需要保持mRNA的穩定性以保證疫苗高質量生產。全式金RNase抑制劑酶Ribonuclease Inhibitor是經大腸桿菌表達、純化的人胎盤的重組蛋白,特異性地抑制RNase A、RNase B和RNase C,活性高能夠顯著穩定mRNA的存在。


    5. EasyPure? RNA Purification Kit(ER701)

    利用硅膠膜離心柱特異地吸附RNA,純化經DNase I處理的總RNA產物、體外轉錄產物、RNA標記產物、合成RNA等,能有效地去除蛋白質、有機化合物、無機鹽離子等雜質,操作簡便、快速。純化的RNA適用于RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern Blot、RNAi等實驗。


    6. MagicPure? RNA Beads(EC501)

    利用獨特的磁珠與緩沖液系統,特異地吸附RNA,純化去除rRNA的RNA產物,經DNase I處理的RNA產物,純化體外轉錄產物、RNA標記產物和合成RNA等。操作簡便、快速。純化的RNA適用于RNA文庫構建、RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern Blot和RNAi等實驗。


    7. MagicPure? mRNA Kit(EC511)

    用偶聯了Oligo (dT)的磁珠與帶Poly(A)尾的mRNA特異結合,適合于從純化后完整度良好的總RNA (0.1-10 μg RIN值≥8)中純化mRNA,除去對翻譯產生不利影響的轉錄副產物或毒性產物,以滿足GMP需求。本試劑盒也適用于磁棒式高通量核酸提取儀。


     除上述體外轉錄相關產品外,全式金還可提供靶點篩選和基因測序等一系列整體解決方案以及TS-32/96全自動核酸提取儀,幫助客戶朋友們簡化核酸提取流程且篩選檢測更精確和快速。


    目標抗原靶點篩選


    1. TransStart? FastPfu Fly DNA Polymerase(AP231)

    一種用于快速PCR的熱啟動超高保真DNA聚合酶,該酶擴增速度更快 (4-6 kb/min),擴增效率更高,產量更高,保真性更高,靈敏度更高。

    · 保真性是EasyTaq? DNA Polymerase的108倍。

    · 擴增產物為平端,可直接克隆于pEASY?-Blunt 系列載體中。

    · 基因組DNA 片段的擴增 (≤ 15 kb)。

    · Plasmid DNA片段擴增 (≤ 20 kb)。


    2. High Pure dNTPs(AD101)

    dNTPs是PCR的重要組成,它的質量好壞嚴重影響PCR的保真性、特異性、擴增效率。High Pure dNTPs(AD101)是美國進口,是市場上純度較高的dNTPs,純度在99%以上,不含DNase和RNase。


    基因測序


     全式金擁有DNA文庫構建、RNA文庫構建、rRNA去除試劑盒、mRNA捕獲試劑盒及文庫擴增試劑盒等產品。


    1. DNA文庫構建(轉座酶法/傳統DNA建庫法)

    TransNGS? Tn5 DNA Library Prep Kit for Illumina? (for 50 ng/5 ng/1 ng DNA) (KP101/KP111/KP121)

    ★ TransNGS? DNA Library Prep Kit for Illumina? (KP201)


    2. RNA文庫構建(鏈特異性RNA建庫法)

    TransNGS? II Stranded RNA-Seq Library Prep Kit for Illumina?(KP601)


    3. rRNA去除(人/小鼠/大鼠/細菌/動物)

    TransNGS? rRNA Depletion Kit (Human/Mouse/Rat) (KD101)

    ★ TransNGS? rRNA Depletion Kit (Bacteria)(KD201)

    ★ TransNGS? rRNA Depletion Kit (Animal)(KD301)


    4. mRNA磁珠捕獲

    ★ MagicPure? mRNA Kit(EC511)


    5. 文庫擴增及qPCR精確定量

    ★ TransNGS? Library Amplification SuperMix(KA101)

    ★ TransNGS? Library Quantification Kit for Illumina?(KQ101)



    自動核酸提取儀


     TS-32/96自動核酸提取儀是采用先進磁珠分離技術的高科技產品,具有自動化程度高,提取速度快,結果穩定,操作簡便的優點。全式金作為國內知名的核酸分離純化技術公司,可提供多種配套提取試劑盒,使儀器的使用范圍最大化,成本低廉化。


     mRNA疫苗是一種通用的新型平臺技術,將來應用前景十分廣泛,不僅僅是新冠等感染性疾病,還有望用于癌癥等諸多領域。針對mRNA疫苗研發生產,全式金提供從靶點篩選與發現、mRNA的生產純化等一系列相關產品,幫助各位客戶朋友們應對研發過程中各項關鍵技術挑戰,助力開創疾病治療的“mRNA時代”。


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    參考資料:

    《麻省理工科技評論》2021年“全球十大突破性技術” .


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