疫苗进入mRNA时代:解密“运载火箭”核酸脂质纳米粒

2022-04-13

  近段时间,新冠病毒南非变种奥密克戎来势汹汹,针对这种变异病毒的疫苗开发正紧锣密鼓地进行,其中颇受关注的当属mRNA疫苗。一些知名制药企业表示可以迅速针对新变种调整mRNA疫苗,在100天内即可交付首批疫苗。可见,mRNA疫苗具有快速研发、快速制备的优点,此外还具有安全性和有效性好,持续时间长的优点,发展前景广阔。

mRNA进入细胞内部并发挥作用,面临两大难关

mRNA疫苗/生物药的原理:将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体细胞内部,直接进行翻译,形成相应的抗原蛋白,从而诱导机体产生特异性免疫应答,达到预防免疫或治疗的目的。

但是,mRNA要进入细胞内部并发挥作用,面临两大难关:

1、mRNA是带负电荷的长链大分子,细胞膜表面也带负电,静电排斥作用使得mRNA较难穿过细胞膜进入细胞内部;
2、mRNA进入人体后,容易被体内的多种酶降解。

mRNA“运载火箭” — 递送系统应运而生

  为了攻克这两大难关,mRNA“运载火箭”— 递送系统应运而生,其负责将mRNA成分完整地运送至目标靶点,并且在合适的时机和环境条件下及时释放。
 

LNP — 目前mRNA药物主流递送系统

  核酸脂质纳米粒(Lipid nanoparticle, LNP)是目前mRNA药物主流的递送系统,其结构示意图如下图所示:


https://www.precisionnanosystems.com/workflows/formulations/lipid-nanoparticles

 

核酸脂质纳米粒主要成分的作用

  核酸脂质纳米粒LNP除有效成分mRNA外,主要由四种成分组成:

  这四种成分协同作用,护送有效成分mRNA穿透细胞膜,并在细胞质中有效地释放。因此,脂质纳米粒中四种成分的的含量对优化mRNA药物的给药方式,药效研究等具有重要意义。故有必要开发一种稳定可靠的分析方法,用于这四种成分的含量检测。

岛津解决方案

 

分析仪器


岛津生物惰性液相系统+蒸发光散射检测器Ⅲ

方法学结果

  使用外标法绘制标准曲线,获得四种成分5~1000(/ 500)mg/L的宽线性范围。三个浓度(10、50和200 mg/L)标准品的保留时间和峰面积的RSD(n=6)分别在0.04~0.11 %和0.69~7.14 %之间,仪器精密度良好。


图1 脂质纳米粒四种成分标准品色谱图(50 mg/L)

表1 方法学结果

实际样品分析

  mRNA疫苗样品使用甲醇稀释10倍后,直接进样分析,样品中检测到LNP的四种成分,含量见下表。

表2 实际样品分析结果

 

结语

  mRNA疫苗安全、有效、周期短,是抗击新冠病毒战场上的新兵,也是一员不可忽视的猛将。脂质纳米粒递送系统则是mRNA能够穿透细胞膜,到达细胞内部有效表达抗原蛋白的关键。我们开发了一种使用岛津生物液相系统结合蒸发光散射检测器ELSD-LT Ⅲ同时分析脂质纳米粒中四种成分含量的分析方法,方法灵敏、稳定、可靠。四种成分含量多少,一测见分晓,为药学研究提供可靠的数据支持,助力变种新冠病毒mRNA疫苗开发快上加快!

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