1989年，mRNA 疫苗概念首次提及，以BioNTech、Moderna為代表的全球核酸疫苗公司的努力下，mRNA 疫苗技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。
 
mRNA 疫苗具有研發(fā)生產(chǎn)周期短、免疫原性高、高安全性、生物化學(xué)污染風(fēng)險(xiǎn)低的優(yōu)點(diǎn)。目前在流感、非瘟、流行性腹瀉，口蹄疫及貓三聯(lián)等疫苗品類上有多家公司在開(kāi)發(fā)。

 
一、核酸疫苗的基本原理

核酸疫苗是將編碼某種抗原蛋白的外源基因（DNA 或 RNA）直接導(dǎo)入動(dòng)物體細(xì)胞，通過(guò)宿主細(xì)胞的表達(dá)系統(tǒng)合成抗原蛋白，誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對(duì)該抗原蛋白的免疫應(yīng)答，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防和治療疾病的目的。根據(jù)主要成分的不同，核酸疫苗可主要分為DNA 疫苗mRNA 疫苗。
 
DNA 疫苗由編碼疫苗抗原的重組真核表達(dá)載體組成。mRNA 疫苗與 DNA 疫苗的工作原理相同，只是繞過(guò)了第一步（DNA載體的核易位和轉(zhuǎn)錄為mRNA）。自我復(fù)制的RNA 疫苗可能會(huì)使用較低劑量誘導(dǎo)保護(hù)性免疫，因?yàn)槊總�(gè)細(xì)胞表達(dá)的疫苗抗原更多。與傳統(tǒng)疫苗不同，mRNA疫苗不需要使用病原體本身或其蛋白質(zhì)，而是直接利用遺傳信息來(lái)指導(dǎo)細(xì)胞合成抗原。下面以mRNA疫苗為主介紹工藝方案。
 

二、mRNA的生產(chǎn)工藝

mRNA 疫苗的生產(chǎn)工藝主要包括 3 個(gè)部分：pDNA 模板的制備、mRNA 原液(Drug Substance，DS)的生產(chǎn)、遞送載體裝載及制劑灌裝。mRNA DS 的生產(chǎn)工藝包括上游的質(zhì)粒線性化、體外轉(zhuǎn)錄(In Vitro Transcription，IVT)、下游的 mRNA 純化以及原液灌裝等工藝步驟。

1. 質(zhì)粒生產(chǎn)流程

圖1. 百林科質(zhì)粒生產(chǎn)解決方案

上游通過(guò)大腸桿菌表達(dá)菌體，通過(guò)菌體收獲，下游的裂解工藝，澄清過(guò)濾、濃縮工藝，層析純化工藝可以獲得高純度的超螺旋DNA(scDNA)。

圖2. 質(zhì)粒純化解決方案

質(zhì)粒層析工藝Chromstar^®6FF + MaXtar^®PlasmidCap HR + MaXtar^®Q HR三步法最為經(jīng)典常用，針對(duì)不同的質(zhì)粒產(chǎn)品和用戶需求，百林科也有不同的質(zhì)粒產(chǎn)品純化策略，例如可以使用BaronCHT^® Type II去除HCD和ocDNA，或者使用CaCl₂或硫酸銨沉淀樣品后使用MaXtar^® Q+MaXtar^® PlasmidCap HR/ BaronCHT^® Type II兩步層析純化超螺旋質(zhì)粒。
 

案例分享：

圖3. 質(zhì)粒三步法峰圖
（由左至右：Chromstar^® 6FF、
MaXtar^® PlasmidCap HR、MaXtar^® Q HR）

結(jié)論：通過(guò)經(jīng)典三步法，超螺旋純度達(dá)到90%以上，
整體收率也處于較高水平。

圖4. 兩步法峰圖

使用MaXtar^® COLL 700去除RNA等雜質(zhì)、MaXtar^® PlasmidCap HR填料提升超螺旋質(zhì)粒純度。收率和純度也滿足法規(guī)要求。
 

2. mRNA工藝流程

百林科為mRNA工藝提供一系列的解決方案，涵蓋從線性化到制劑端的關(guān)鍵設(shè)備耗材等。例如IVT過(guò)程使用CytoLinX^® WB，適應(yīng)體外轉(zhuǎn)錄小體積低剪切的特點(diǎn)；創(chuàng)新性新產(chǎn)品RNase-free一次性使用耗材，解決產(chǎn)過(guò)程中潛在引入RNase/DNase的煩惱；實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)級(jí)的超濾的設(shè)備與耗材；此外，百林科也提供高質(zhì)量的層析純化解決方案，包括層析系統(tǒng)、層析柱以及填料相關(guān)產(chǎn)品。

圖5. mRNA生產(chǎn)工藝流程

mRNA的純化采用親和Maxgo Oligo dT+疏水MaXtar^® Phenyl HR（或MaXtar^® Butyl HR）進(jìn)行，完成后通常需要進(jìn)一步濃縮換液，通過(guò)超濾實(shí)現(xiàn)，最終得到的mRNA進(jìn)行制劑灌裝，冷凍存儲(chǔ)，保證其穩(wěn)定性。
 

3. 遞送系統(tǒng)

脂質(zhì)納米顆粒（LNPs, Lipid Nanoparticles）是mRNA疫苗的關(guān)鍵載體，能有效保護(hù)mRNA并促進(jìn)其在細(xì)胞中的遞送和表達(dá)。

圖6. LNP生產(chǎn)工藝流程

LNP的生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及大體積的流體轉(zhuǎn)運(yùn)及超濾換液過(guò)程，百林科可提供完整的超濾及流體解決方案；同時(shí)針對(duì)灌裝工藝，提供高效靈活的定制，生產(chǎn)過(guò)程采用行業(yè)領(lǐng)先的微粒控制（B+A級(jí)），多樣化的選擇及健全的測(cè)試和驗(yàn)證幫助實(shí)現(xiàn)LNP生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制。
 
獸用mRNA疫苗的開(kāi)發(fā)和工藝解決方案涵蓋了從基礎(chǔ)研究到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，mRNA疫苗將在獸醫(yī)領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，百林科將為動(dòng)物核酸疫苗提供更加高效和安全的解決方案。
 

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