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助力mRNA疫苗开发

2021年2月24日,《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)发布2021年“全球十大突破性技术”名单,mRNA疫苗以其在医学领域掀起的巨大变革而荣登榜首。入选的十大突破性技术还包括:GPT-3、数据信托、锂金属电池、数字接触追踪、超高精度定位、远程技术、多技能AI、TikTok推荐算法、绿色氢能。


助力mRNA疫苗开发

图片来源:参考资料


 新冠疫情全球蔓延,各国一致认为COVID-19疫苗可能是可持续控制COVID-19大流行的最有效途径,故而进行前所未有的研究努力迅速开发候选疫苗,并启动人体临床试验。现阶段受到大家广泛关注的疫苗有技术成熟的传统疫苗,如病毒载体和灭活病毒疫苗,同时还有新型mRNA疫苗。

 实际上,早在COVID-19大流行之前,mRNA疫苗就以其独有的优势吸引了一些制药公司参与研发。mRNA疫苗不像传统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疫苗的生产无需细胞培养或者动物源基质,在开发和生产周期上有着明显的优势,可应对大规模爆发性传染病。此外,mRNA抗原由自身体内细胞产生,属于人体细胞内自有物质,理论上不会整合到基因组。虽然mRNA疫苗有一定的优势,但mRNA疫苗在发展中也存在一些难题,比如mRNA进入体内后易被核糖核酸酶降解,递送技术相对复杂。如何提高mRNA稳定性及翻译效率、调节免疫原性、开发高效无毒的递送载体,也是mRNA疫苗的研究重点。

 接下来,先简单了解一下mRNA疫苗的研发与生产流程主要包括以下步骤:

 1. 筛选分离目标病原体;

 2. 利用NGS技术进行基因测序;

 3. 筛选出对感染或复制重要的编码目标蛋白对应的基因序列(或直接提取mRNA)构建pDNA质粒;

 4. 体外转录:通常使用限制性核酸内切酶线性化的pDNA质粒作为模板,酶切位点选择在质粒3’端的下游位置,随后再次使用沉淀和提取纯化线性DNA。转录过程还需要的一些酶包括:来自T7、T3或SP6噬菌体的RNA聚合酶、RNA酶抑制剂和无机焦磷酸酶(去除RNA合成过程中产生的的焦磷酸酯并竞争性地抑制转录)。最后,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疫苗的研发与生产全流程

mRNA疫苗的研发与生产全流程

(数据来源:PubMed)


疫情当前,国内外许多企业和机构大量投入研发,建立mRNA疫苗新型研发平台。作为国产生物试剂优质供应商,全式金为这些企业提供一系列相关产品,助力mRNA疫苗研发。


mRNA生产纯化


1. T7 High Efficiency Transcription Kit(JT101)

利用T7 RNA Polymerase,以超螺旋质粒DNA或线性DNA为模板,转录合成RNA。适用于大量制备长度100-5000 nt的RNA,制备的RNA可用于体外翻译、RNase保护实验、RNA剪切以及杂交探针标记等。全式金T7 RNA聚合酶转录试剂盒在每20 μl体系中,1 μg模板可以在2小时内制备大于50 μg的RNA。


2. E.coli Poly (A) Polymerase(LA101)

由重组E. coli Poly (A) Polymerase 基因的载体,在大肠杆菌中经诱导表达、纯化而成,分子量为50.2 kDa。反应时不依赖模板的存在,催化由ATP 转化的AMP添加到RNA的3′端,即给RNA加Poly(A) 尾。Poly(A)尾巴能够增强mRNA的稳定性、提高翻译起始效率、引导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)产物(可根据目标产物的长度适当调整酶量)。


3. DNase I (RNase-free )(GD201)

在mRNA疫苗生产的过程中对DNA的残留控制非常严格,全式金DNase I (RNase-free )能够随机分解DNA单/双链,酶活性高,性能优。


4. Ribonuclease Inhibitor(AI101)

在mRNA疫苗研发和生产过程需要保持mRNA的稳定性以保证疫苗高质量生产。全式金RNase抑制剂酶Ribonuclease Inhibitor是经大肠杆菌表达、纯化的人胎盘的重组蛋白,特异性地抑制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)

利用硅胶膜离心柱特异地吸附RNA,纯化经DNase I处理的总RNA产物、体外转录产物、RNA标记产物、合成RNA等,能有效地去除蛋白质、有机化合物、无机盐离子等杂质,操作简便、快速。纯化的RNA适用于RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern Blot、RNAi等实验。


6. MagicPure? RNA Beads(EC501)

利用独特的磁珠与缓冲液系统,特异地吸附RNA,纯化去除rRNA的RNA产物,经DNase I处理的RNA产物,纯化体外转录产物、RNA标记产物和合成RNA等。操作简便、快速。纯化的RNA适用于RNA文库构建、RT-PCR、qRT-PCR、芯片分析、Northern Blot和RNAi等实验。


7. MagicPure? mRNA Kit(EC511)

用偶联了Oligo (dT)的磁珠与带Poly(A)尾的mRNA特异结合,适合于从纯化后完整度良好的总RNA (0.1-10 μg RIN值≥8)中纯化mRNA,除去对翻译产生不利影响的转录副产物或毒性产物,以满足GMP需求。本试剂盒也适用于磁棒式高通量核酸提取仪。


 除上述体外转录相关产品外,全式金还可提供靶点筛选和基因测序等一系列整体解决方案以及TS-32/96全自动核酸提取仪,帮助客户朋友们简化核酸提取流程且筛选检测更精确和快速。


目标抗原靶点筛选


1. T

一种用于快速PCR的热启动超高保真DNA聚合酶,该酶扩增速度更快 (4-6 kb/min),扩增效率更高,产量更高,保真性更高,灵敏度更高。

· 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 系列载体中。

· 基因组DNA 片段的扩增 (≤ 15 kb)。

· Plasmid DNA片段扩增 (≤ 20 kb)。


2.

dNTPs是PCR的重要组成,它的质量好坏严重影响PCR的保真性、特异性、扩增效率。High Pure dNTPs(AD101)是美国进口,是市场上纯度较高的dNTPs,纯度在99%以上,不含DNase和RNase。


基因测序


 全式金拥有DNA文库构建、RNA文库构建、rRNA去除试剂盒、mRNA捕获试剂盒及文库扩增试剂盒等产品。


1. DNA文库构建(转座酶法/传统DNA建库法)

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文库构建(链特异性RNA建库法)

TransNGS? II Stranded RNA-Seq Library Prep Kit for Illumina?(KP601)


3. rRNA去除(人/小鼠/大鼠/细菌/动物)

TransNGS? rRNA Depletion Kit (Human/Mouse/Rat) (KD101)

★ TransNGS? rRNA Depletion Kit (Bacteria)(KD201)

★ TransNGS? rRNA Depletion Kit (Animal)(KD301)


4. mRNA磁珠捕获

★ MagicPure? mRNA Kit(EC511)


5. 文库扩增及qPCR精确定量

★ TransNGS? Library Amplification SuperMix(KA101)

★ TransNGS? Library Quantification Kit for Illumina?(KQ101)



自动核酸提取仪


 TS-32/96自动核酸提取仪是采用先进磁珠分离技术的高科技产品,具有自动化程度高,提取速度快,结果稳定,操作简便的优点。全式金作为国内知名的核酸分离纯化技术公司,可提供多种配套提取试剂盒,使仪器的使用范围最大化,成本低廉化。


 mRNA疫苗是一种通用的新型平台技术,将来应用前景十分广泛,不仅仅是新冠等感染性疾病,还有望用于癌症等诸多领域。针对mRNA疫苗研发生产,全式金提供从靶点筛选与发现、mRNA的生产纯化等一系列相关产品,帮助各位客户朋友们应对研发过程中各项关键技术挑战,助力开创疾病治疗的“mRNA时代”。


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参考资料:

《麻省理工科技评论》2021年“全球十大突破性技术” .


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