mRNA疫苗是基于选定抗原的蛋白质序列而对mRNA进行编码,并通过特定递送系统进入细胞质内,在细胞内产生特定的蛋白。其引发适应性免疫反应的关键,是树突状细胞成功靶向MHC I类和MHC II类分子,并呈递由mRNA编码的表位。
在过去不久之前,新冠疫情的爆发让mRNA疫苗借此登上了舞台,并大放光彩。与传统疗法相比,mRNA技术由于利用人体细胞直接在体内表达蛋白,因此有效性更佳,尤其适用于一些不能成药的靶点;另外,mRNA开发成本低,能极大缩短药物和疫苗的开发周期和成本。目前,mRNA药物的研究主要集中于肿瘤免疫治疗、传染性疾病疫苗、蛋白替代疗法等。全球已有十余款mRNA疫苗产品上市,更多的临床试验在近几年如雨后春笋般涌现。如何放大生产、降本增效,是摆在mRNA生产企业面前的难题。
mRNA疫苗生产流程:
从整体上看,mRNA疫苗开发过程主要分为序列设计、微生物发酵生产质粒、质粒的提取与纯化、线性化、体外转录、mRNA的纯化和包封等几个核心环节。
mRNA疫苗制备流程关键的部分是无细胞体系,是依赖于反应温度的酶促反应。在整个生产流程中,外源性RNase污染的控制、可放大性、流程设计和控制以及制造成本是生产人员始终关注的问题。
赛科成mRNA疫苗解决方案
☑质粒生产
质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。质粒容易设计,也易于大量获取,比起μg级别的PCR产物,线性化的质粒更适合作为大规模体外转录的模板。
质粒通过大肠杆菌的大规模或小规模发酵可以大量制备。赛科成推出各类发酵罐,适用于不同规模和工艺要求下的微生物发酵。
➤GMP级别质粒的小量经济生产方案
特有的一次性发酵袋
➤质粒小规模生产
SKC700微生物发酵罐
1L、3L、5L、7L、10L、15L、20L
➤质粒大规模生产
SKC810自动原位灭菌不锈钢发酵罐
65L、125L
从发酵罐中得到的菌体,一般通过收获和微滤后,通过碱裂解释放出内容物。质粒DNA常见有超螺旋、开环和线性三种构型,而超螺旋作为最理想的构型,如何得到尽可能多的超螺旋质粒、并保持其完整性,和工艺流程中的关键工艺参数密不可分。
➤碱裂解
SKC400质粒碱裂解混匀器
止液杆配合定制化一次性耗材,实现溶液II、溶液III的依次手动或自动加入
☑线性化模板制备
线性化模板的质量不仅会影响体外转录的效率,还会直接造成其转录而成的mRNA的异质性差异。所以如何既保证大体积反应中限制性内切酶的高活性,又要避免其星号活性,是生产中最为需要留心的问题之一。
➤各种体积的液体储存
一次性2D/3D储液袋【已获DMF备案】
可根据实际需求定制化生产
➤一次性流体连接
热塑管无菌接管机【兼容所有常用热塑管规格】
➤流体管路断开
热塑管无菌封管机
☑体外转录
mRNA可以通过体外转录(IVT)大规模合成。体外转录是一种酶促反应,需要的原材料为纯化后的线性DNA模板(含有启动子序列)、三磷酸核糖核苷酸、含DTT和镁离子的缓冲液体系,以及适当量的噬菌体RNA聚合酶。转录反应所需的具体条件取决于特定应用所需RNA的量。另外mRNA需要进行5’加帽、3’加尾及核苷酸修饰,以提高其结构的稳定性和体内的半衰期,并使其具有更高的活性和更低的免疫原性。在体外转录后,通常还需要进行DNase的处理,以去除反应中的DNA模板。
➤封闭式大体积酶促反应
SKC400体外转录反应器
工作体积50mL-100L
● 剪切力低,混匀效率高
● 封闭系统,避免手工操作引入外源RNase污染
● 对比传统搅拌混匀方式,可形成标准化操作流程,易于验证
● 可根据体积定制托盘和混匀袋尺寸,满足从小试到放大的工艺需求
● 无需一次性搅拌子,耗材成本低
● 可个性化配置功能模块,比如低温、加热、pH、电导率等
☑包封、制剂
mRNA必须穿过细胞膜才能到达细胞质。由于mRNA分子带有负电荷,且具有相对较大的尺寸(300-5000 kDa)及高度可降解性,这些因素会阻碍其被动通过细胞膜,因此这一步骤极具挑战性。为了克服这一点,目前的已经开发出了几种不同的策略传递,包括直接注射裸mRNA、与脂质体、聚合物或肽的偶联或通过转染树突状细胞(DC)进行递送等。
➤密闭式配储液
SKC400一次性磁力搅拌配液系统【SS304拉丝表面】
50L、100L、200L、500L、1000L、2500L
➤料液储存、转运和现场分配
可拆装移动式支撑装置
50L、100L、200L
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