酶產(chǎn)品在mRNA疫苗合成及生產(chǎn)流程中的作用

mRNA疫苗作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要成果，以其高效、快速響應(yīng)病原體的能力，為全球公共衛(wèi)生事業(yè)帶來了新的希望。mRNA疫苗的核心在于將編碼抗原蛋白的mRNA導(dǎo)入人體細(xì)胞，直接進(jìn)行翻譯形成相應(yīng)的抗原蛋白，從而誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。這一過程中，酶產(chǎn)品作為關(guān)鍵工具，在多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮著不可替代的作用。

mRNA疫苗的工作原理

來源：SPRINGER NATURE

mRNA 疫苗生產(chǎn)流程

來源：SPRINGER NATURE

mRNA 疫苗的設(shè)計(jì)取決于目標(biāo)病原體抗原序列的定義。通過確定目標(biāo)抗原并優(yōu)化其編碼序列，mRNA 可以通過 RNA 聚合酶在體外轉(zhuǎn)錄。合成的 mRNA 通過不同的工藝純化，然后使用微流控技術(shù)與脂質(zhì)相混合并封裝成 mRNA‑脂質(zhì)納米顆粒  (mRNA‑LNP)  復(fù)合物。隨后，通過稀釋和超濾濃縮完成 LNP 的自組裝。最后，經(jīng)過無菌過濾、灌裝和封蓋，即可獲得 mRNA 疫苗。

mRNA疫苗生產(chǎn)核心酶

質(zhì)粒線性化與DNA模板制備
mRNA疫苗生產(chǎn)的第一步是從主細(xì)胞庫中提取病毒的DNA。隨后，這些DNA被用于構(gòu)建質(zhì)粒，質(zhì)粒是攜帶目的基因（即編碼抗原蛋白的基因）的DNA片段。為了確保mRNA能夠高效合成，質(zhì)粒需要經(jīng)過酶切處理，形成線性化雙鏈DNA模板。這一步中，限制性內(nèi)切酶Bsa I扮演了重要角色。它特異性識別雙鏈DNA中的位點(diǎn)并進(jìn)行酶切，將模板質(zhì)粒酶切線性化，為后續(xù)的mRNA體外合成提供了理想的模板。

☆BsaⅠ 限制性內(nèi)切酶 貨號：UA070035

The results of 1μg pUC57 plasmid digestion separated under different quantity of BsaⅠ, The reaction was incubated for 60 minutes at 37°C, and 1% agarose gel was used for electrophoresis analysis after reaction.

M, marker;
Lane 1 1μg pUC57;
Lane 2 1μg pUC57 add 1U BsaⅠLane 3 1μg pUC57 add 2U BsaⅠ

1μg (R: reducing condition, N: non-reducing condition).

mRNA體外轉(zhuǎn)錄與修飾
在獲得了線性化DNA模板后，接下來的步驟是在體外進(jìn)行mRNA的合成。這一過程依賴于T7 RNA聚合酶，它高度特異性地識別T7啟動(dòng)子序列，并以NTP（核苷三磷酸）為底物，催化合成與啟動(dòng)子下游單鏈DNA互補(bǔ)的RNA。T7 RNA聚合酶是體外轉(zhuǎn)錄mRNA的關(guān)鍵酶，能夠高效產(chǎn)生大量高質(zhì)量的mRNA。

☆T7 RNA Polymerase  貨號：UA070073

As shown in the figure, this product has excellent transcription effect.
Lane 1 Negative Control (negative control with no added enzyme only);
Lane 2 UA-T7 RNA Polymerase 3.125U;
Lane 3 UA-T7 RNA Polymerase 6.25U;
Lane 4 UA-T7 RNA Polymerase 12.5U;
Lane 5 UA-T7 RNA Polymerase 25U;
Lane 6 UA-T7 RNA Polymerase 50U;

1μg (R: reducing condition, N: non-reducing condition).

轉(zhuǎn)錄輔助酶
除T7 RNA Polymerase之外，Pyrophosphatase, Inorganic（無機(jī)焦磷酸酶）、Murine RNase Inhibitor、DNase Ⅰ作為轉(zhuǎn)錄輔助酶在體外轉(zhuǎn)錄中也發(fā)揮著重要的作用：

mRNA的合成不僅僅是簡單的轉(zhuǎn)錄過程，還需要進(jìn)行一系列的修飾以確保其功能完整性。其中，牛痘病毒加帽酶和2'-O-甲基轉(zhuǎn)移酶在mRNA的5'端加上Cap0帽結(jié)構(gòu)，并將其轉(zhuǎn)化為Cap1結(jié)構(gòu)，這對于提高mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率至關(guān)重要。Cap1結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)mRNA在細(xì)胞內(nèi)的翻譯效率，從而提高轉(zhuǎn)染后mRNA編碼的蛋白表達(dá)水平。

總結(jié)
綜上所述，酶產(chǎn)品在mRNA疫苗的生產(chǎn)流程中扮演著至關(guān)重要的角色。從質(zhì)粒線性化、mRNA體外合成與修飾，到mRNA的純化和質(zhì)量控制，再到最終的LNP包封與遞送，每一步都離不開酶的高效催化作用。限制性內(nèi)切酶、T7 RNA聚合酶、牛痘病毒加帽酶和2'-O-甲基轉(zhuǎn)移酶等酶產(chǎn)品，不僅確保了mRNA疫苗的高效生產(chǎn)，還提高了其質(zhì)量和穩(wěn)定性，為mRNA疫苗在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

產(chǎn)品信息


參考文獻(xiàn)
1.Verbeke, Rein; Lentacker, Ine; De Smedt, Stefaan C.; Dewitte, Heleen . (2019). Three decades of messenger RNA vaccine development. Nano Today.
2.Fang E, Liu X, Li M, Zhang Z, Song L, Zhu B, et al. Advances in COVID-19 mRNA vaccine development. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):94.
3.Mohammad Chehelgerdi; Matin Chehelgerdi. The use of RNA-based treatments in the feld of cancer immunotherapy. Molecular Cancer. (2023) 22:106.