Was ist ein mRNA-Impfstoff?
Der mRNA-Impfstoff überträgt RNA auf die Körperzellen, um nach entsprechenden Modifikationen in vitro Proteinantigene zu exprimieren und zu produzieren, wodurch der Körper eine Immunantwort gegen das Antigen auslöst und dadurch die Immunkapazität des Körpers erweitert[1,3].
Abbildung 1: Schematische Darstellung der Wirkung der Direktinjektion des mRNA-Impfstoffs [2]
Klassifizierung von mRNA-Impfstoffen
mRNA-Impfstoffe werden in zwei Typen unterteilt:nicht replizierendmRNA undselbstverstärkendmRNA: Selbstverstärkende mRNA kodiert nicht nur das Zielantigen, sondern auch die Replikation, die die intrazelluläre RNA-Amplifikation und den Proteinexpressionsmechanismus ermöglicht.Nicht replizierende mRNA-Impfstoffe kodieren nur Zielantigene und enthalten 5'- und 3'-untranslatierte Regionen (UTR).Sie sorgen für eine umfassende Stimulation der Anpassungsfähigkeit und der angeborenen Immunität, nämlich der In-situ-Antigenexpression und der Gefahrensignalübertragung, und verfügen über die folgenden Anwendungsmerkmale[2,3]
●Kann die Anpassungsfähigkeit und die angeborene Immunität umfassend stimulieren, insbesondere die In-situ-Antigenexpression und die Übertragung von Gefahrensignalen
●Kann eine „ausgewogene“ Immunantwort induzieren, einschließlich humoraler und zellulärer Effektoren und des Immungedächtnisses
●Kann verschiedene Antigene kombinieren, ohne die Komplexität der Impfstoffformulierung zu erhöhen
●Eine kontinuierliche Verbesserung des Immunpotenzials kann durch wiederholte Impfung erreicht werden, und es gibt keine oder nur eine geringe Immunantwort auf den Träger
●Hitzestabile mRNA-Impfstoffe können den Transport und die Lagerung von Impfstoffen vereinfachen
Abbildung 2: Schematische Darstellung des mRNA-Impfstoffs und seines Antigen-Expressionsmechanismus [4]
Merkmale von mRNA-Impfstoffen
Im Vergleich zu herkömmlichen Impfstoffen verfügen mRNA-Impfstoffe über einfache Produktionsprozesse, schnelle Entwicklungsgeschwindigkeiten, keine Notwendigkeit einer Zellkultur und niedrige Kosten.Im Vergleich zu DNA-Impfstoffen müssen mRNA-Impfstoffe nicht in den Zellkern gelangen und es besteht kein Risiko einer Integration in das Wirtsgenom.Die Halbwertszeit kann durch Modifikation angepasst werden.
Tabelle 1: Vor- und Nachteile von mRNA-Impfstoffen
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| Vorteil | Mangel |
| mRNA-Impfstoff | Schnelle Forschung und Entwicklung, die Impfstoffproduktion dauert nur 40 Tage | Lösen Sie eine unnötige Immunantwort aus
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| mRNA-Instabilität unter physiologischen Bedingungen, leicht abbaubar | Wird nicht in das Genom integriert, um mögliche therapeutische Mutationen zu vermeiden
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| Es ist kein nukleares Lokalisierungssignal oder Transkription erforderlich | Die Wirksamkeit der Sicherheitsnuklearanlage muss noch überprüft werden
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Abbildung 3: Flussdiagramm der mRNA-Impfstoffproduktion und -vorbereitung [4]
Foregene Virus-RNA-Isolierungskit
RT-qPCR einfach (ein Schritt)
Verbesserte Strategien zur Herstellung von mRNA-Impfstoffen
Aufgrund der geringen Stabilität der mRNA selbst, des leichten Abbaus durch Nukleasen im Gewebe, der geringen Zelleintrittseffizienz und der geringen Translationseffizienz schränken diese Mängel die Anwendung von mRNA-Impfstoffen ein.Auch die Übersetzungseffizienz spielt eine sehr entscheidende Rolle.Liefervehikel können in virale Vektoren und nicht-virale Vektoren (einschließlich Liposomen, Nicht-Liposomen, Viren, Nanopartikel usw.) unterteilt werden.Daher sind entsprechende Verbesserungsmaßnahmen erforderlich.Das Folgende ist eine pharmakologische Verbesserungsstrategie für die mRNA-Herstellung[2]
1 Synthetisieren Sie Cap-Analoga oder verwenden Sie Capping-Enzyme, um mRNA zu stabilisieren und die Proteintranslation durch Bindung an den eukaryotischen Translationsinitiationsfaktor 4E (EIF4E) zu erhöhen.
2 Passen Sie die Elemente in der 5′-untranslatierten Region (UTR) und 3′-UTR an, um die mRNA zu stabilisieren und die Proteintranslation zu erhöhen
3 Das Hinzufügen eines Poly(A)-Schwanzes kann die mRNA stabilisieren und die Proteintranslation erhöhen
4 Modifizierte Nukleoside, um die Aktivierung des angeborenen Immunsystems zu reduzieren und die Translation zu erhöhen
5 Die Behandlung mit RNase III und die Reinigung durch schnelle Proteinflüssigkeitschromatographie (FPLC) können die Immunaktivierung verringern und die Translation erhöhen
6 Optimieren Sie Sequenzen oder Codons, um die Übersetzung zu erhöhen
7 Gemeinsame Abgabe von Translationsinitiationsfaktoren und anderen Methoden zur Änderung der Translation und Immunogenität
Abbildung 4: In-vitro-Transkription (IVT)-mRNA-Produktions- und -Assemblierungsprozess [5]
Groß angelegte Herstellung von Plasmid-DNA
Bei der Plasmid-DNA-Reinigung werden hauptsächlich Verunreinigungen wie RNA, Open-Circle-DNA-Endotoxin, Wirtsprotein und Wirtsnukleinsäure entfernt und in der Regel rekombinantes Plasmid in E. coli umgewandelt.E. coli wird einer hochdichten Fermentation unterzogen, anschließend erfolgt eine Fest-Flüssig-Trennung und die Sammlung von E. coli.Die E. coli werden dann einer alkalischen Lyse, einer zentrifugalen Fest-Flüssig-Trennung und einer Mikrofiltrationsklärung nach der Lyse, einer Ultrafiltration und Konzentration nach der Klärung und anschließend einer chromatographischen Reinigung unterzogen.
Reinigung von Plasmid-DNA:
Foregene General Plasmid Mini Kit
【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-Impfstoffe – eine neue Ära in der Vakzinologie[J].Nature Reviews Drug Discovery, 2018.
【3】Kramps T., Elbers K. (2017) Einführung in RNA-Impfstoffe.In: Kramps T., Elbers K. (Hrsg.) RNA Vaccines.Methods in Molecular Biology, Band 1499. Humana Press, New York, NY.
【4】Maruggi G, Zhang C, Li J, et al.mRNA als transformative Technologie für die Impfstoffentwicklung zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten[J].Molekulare Therapie, 2019.
【5】Sergio Linares-Fernández, Céline Lacroix, „Tailoring mRNA Vaccine to Balance Innate/Adaptive Immune Response“, Trends in Molecular Medicine, Band 26, Ausgabe 3, 2020, Seiten 311–323.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.08.2021
