生物反應(yīng)器助力提高mRNA疫苗開發(fā)進展及生產(chǎn)效率

繼美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)新冠肺炎疫苗后，mRNA疫苗被認為是對抗流行病有利的武器。mRNA分子作為疫苗關(guān)鍵的優(yōu)勢在于其免疫激活能力和作為免疫佐劑發(fā)揮作用的能力。一款真正安全有效的臨床mRNA疫苗產(chǎn)品還面臨著需要平衡免疫激活和編碼抗原表達的挑戰(zhàn)。

據(jù)相關(guān)報道稱，目前臨床上成功的產(chǎn)品都是化學(xué)修飾或未修飾核苷酸堿基的非復(fù)制mRNA疫苗。兩款獲批mRNA產(chǎn)品，輝瑞公司-BioNTech的BNT162b2和Moderna的mRNA-1273，均是含有化學(xué)修飾的疫苗。

針對新冠肺炎的未修飾RNA疫苗試驗的結(jié)果卻不盡人意。據(jù)CureVac報告稱，其未經(jīng)修飾的CureVac新冠肺炎疫苗（CVnCOV）對冠狀病毒感染的保護率僅為47%。造成這種結(jié)果可能是試驗期間存在SARS-CoV-2變異；也可能是試驗所用劑量相對更低；也有假設(shè)認為未修飾RNA的翻譯效率可能較低，導(dǎo)致表位水平較低。

除了上述非復(fù)制型mRNA疫苗外，有幾個研究小組也在研究自擴增構(gòu)建體，增加抗原蛋白表達。到目前為止，僅完成了早期臨床試驗。與重組蛋白疫苗類似，mRNA疫苗都具有不產(chǎn)生傳染性顆粒的優(yōu)點。mRNA重要的優(yōu)勢在于其可作為蛋白質(zhì)翻譯模板。傳統(tǒng)疫苗往往依賴動物細胞培養(yǎng)或雞胚，mRNA一旦進入患者細胞就可以變?yōu)榻K產(chǎn)物。

疫苗快速開發(fā)

mRNA疫苗發(fā)展迅速，在病毒感染/DNA疫苗在非人靈長類動物免疫試驗結(jié)果報道披露之前，首批產(chǎn)品就已經(jīng)進入臨床試驗。疫苗開發(fā)的速度從數(shù)年縮短至如今的11個月。



新冠肺炎大流行挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的疫苗開發(fā)方法，創(chuàng)造了一個獨特的環(huán)境來激勵加速mRNA疫苗研究。公共衛(wèi)生突發(fā)事件推動了研發(fā)工作的進展，促使生產(chǎn)商找到縮短至臨床時間的方法，例如，平行生物反應(yīng)器推進開發(fā)過程的不同部分、應(yīng)用于質(zhì)粒制備和體外轉(zhuǎn)錄工藝的研究生產(chǎn)。而一次性罐體更進一步提高了mRNA疫苗工藝的合規(guī)性和生產(chǎn)效率。


                                                                         平行生物反應(yīng)器（1L-15L）
 

一次性平行生物反應(yīng)器（250ml縮小模型）

生產(chǎn)放大

mRNA疫苗的優(yōu)勢在于快速和放大靈活性。mRNA疫苗生產(chǎn)也不需要專門的設(shè)施或生物安全車間；不受雞蛋生產(chǎn)能力的限制；在無細胞系統(tǒng)中生產(chǎn)可將細菌污染的風(fēng)險降至更低。目前普遍的觀點認為mRNA疫苗成本結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)疫苗，具體有更好的性價比。

快速抗原特異性序列優(yōu)化

快速抗原特異性序列優(yōu)化mRNA技術(shù)的另一個優(yōu)勢是能夠在引入不同序列時重新設(shè)計抗原。與蛋白質(zhì)或肽的生物工程相比，過程更加簡單。利用這一優(yōu)勢已經(jīng)開發(fā)出了多種候選疫苗。此外一些正在開發(fā)中的疫苗可以經(jīng)此優(yōu)化進行迭代，提高保護效果，這是mRNA產(chǎn)品的另一大特點。

編碼多種蛋白及調(diào)節(jié)免疫原性

mRNA還具有可以編碼多種蛋白和/或蛋白亞結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，而通過重組蛋白實現(xiàn)則挑戰(zhàn)重重。產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固有免疫原性也可用于增強mRNA的免疫反應(yīng)。這是mRNA疫苗的另一優(yōu)勢，通過激活免疫反應(yīng)通路，誘導(dǎo)DC成熟及后續(xù)的B、T細胞強免疫反應(yīng)。

mRNA遞送納米制劑

臨床上的大多數(shù)mRNA藥物使用LNP（脂質(zhì)納米粒）進行遞送。FDA批準(zhǔn)的第一款基于RNA的寡核苷酸藥物（Patisiran）是一種LNP制劑，包括可電離脂質(zhì)D-Lin-MC3-DMA（MC3），以及DSPC、膽固醇和PEG2000-DMG。BioNTech新冠肺炎疫苗BNT162b2也是使用LNP進行遞送。測試和生產(chǎn)合適的脂質(zhì)制劑對于加速進入臨床試驗的顯得愈發(fā)重要。
 

mRNA遞送制劑構(gòu)成
 

mRNA結(jié)合了基因治療和蛋白質(zhì)治療的許多優(yōu)點，同時解決了兩者面臨的挑戰(zhàn)。例如，目前已在CMV（巨細胞病毒）候選疫苗開發(fā)和癌癥治療上得到了應(yīng)用。隨著新冠病毒株的不斷涌現(xiàn)，mRNA將更加有機會展現(xiàn)其靈活性的優(yōu)勢。隨著該領(lǐng)域?qū)�技術(shù)的優(yōu)化和完善，mRNA藥物很可能將被開發(fā)用于傳染病和癌癥以外的適應(yīng)癥。