助力mRNA疫苗開發

2021年2月24日,《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)發佈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、數據信託、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,各國一致認爲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,並啓動人體臨牀試驗。現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製藥公司參與研發。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,在開發和生產週期上有着明顯的優勢,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,屬於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進入體內後易被核糖核酸酶降解,遞送技術相對複雜。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,先簡單瞭解一下mRNA疫苗的研發與生產流程主要包括以下步驟:

 1. 筛选分离目标病原体;

 2. 利用NGS技术进行基因测序;

 3. 篩選出對感染或複製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質粒作爲模板,酶切位點選擇在質粒3’端的下游位置,隨後再次使用沉澱和提取純化線性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並競爭性地抑制轉錄)。最後,使用RNase-free的DNA酶消化模板DNA。

 5. 对mRNA进行高度纯化;

 6. 制备mRNA无菌制剂;

 7. 配送给需要接种的人群。


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。作爲國產生物試劑優質供應商,全式金爲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爲模板,轉錄合成RNA。適用於大量製備長度100-5000 nt的RNA,製備的RNA可用於體外翻譯、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小時內製備大於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,分子量爲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,活性高能够显著稳定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適用於RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern Blot、RNAi等实验。


6. MagicPure® RNA Beads(EC501)

利用獨特的磁珠與緩衝液系統,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適用於RNA文庫構建、RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern Blot和RNAi等实验。


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,適合於從純化後完整度良好的總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。本試劑盒也適用於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)

一種用於快速PCR的熱啓動超高保真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。

· 扩增产物为平端,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自動核酸提取儀是採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。全式金作爲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,使儀器的使用範圍最大化,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,還有望用於癌症等諸多領域。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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