Mit einer neuen Technik können mRNA-Impfstoffe gegen Epidemien in kürzerer Zeit synthetisiert werden

In einer Zeit, in der Virusausbrüche mit alarmierender Geschwindigkeit zu globalen Pandemien eskalieren können, ist die Fähigkeit, schnell neue Impfstoffe zu entwickeln, von entscheidender Bedeutung. Allerdings ist die Geschwindigkeit der Impfstoffproduktion begrenzt, da die verwendete mRNA teilweise chemisch und teilweise mithilfe von Enzymen synthetisiert wird, ein relativ langsamer Prozess.

Ein Forscherteam der Universität Nagoya in Japan hat erfolgreich eine innovative Synthesetechnologie entwickelt, die in der Lage ist, hochreine, vollständig chemisch synthetisierte mRNA herzustellen und langsamere enzymatische Reaktionen zu eliminieren.

Dieser Fortschritt legt den Grundstein für schnellere Reaktionen auf Virusausbrüche und neu auftretende Krankheiten, wodurch künftige Infektionen hoffentlich frühzeitig eingedämmt werden. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Nukleinsäureforschung.

Aufgrund ihrer wichtigen Rolle bei der Bekämpfung der COVID-19-Pandemie wird mRNA mittlerweile weithin für ihr Potenzial zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten anerkannt. Experten gehen davon aus, dass die mRNA-Technologie in Zukunft zur Behandlung genetischer Störungen und neu auftretender Krankheiten eingesetzt werden wird. Allerdings bleibt die mRNA-Produktion aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Reinheit und Produktionsgeschwindigkeit schwierig.

Diese Probleme können mit vollständig chemisch synthetisierten mRNAs gelöst werden. Laut Masahito Inagaki ist „einer der wichtigsten Vorteile vollständig chemisch synthetisierter mRNA ihre Fähigkeit, die komplexen und zeitaufwändigen enzymatischen Reaktionen zu umgehen, die typischerweise bei der mRNA-Produktion erforderlich sind.“ Eine Methode, die ausschließlich auf chemischen Reaktionen beruht, würde die Produktion erheblich reduzieren. Verfahren.”

Es bietet auch Vorteile für Menschen, die eine starke Immunantwort auf Impfstoffe haben. Von 5′-monophosphorylierter RNA abgeleitete mRNA ist wahrscheinlich mit unvollständigen RNA-Fragmenten kontaminiert, was zu einer starken Immunreaktion führt. Diese Immunantwort erhöht das Risiko von Nebenwirkungen, einschließlich Entzündungen. Bestehende Reinigungstechnologien hatten jedoch Schwierigkeiten, diese Verunreinigungen zu entfernen, was ihr Potenzial einschränkte.

Um diese Probleme anzugehen, entwickelten Professor Hiroshi Abe, Doktorandin Mami Ototake und Assistenzprofessor Inagaki ein neues Phosphorylierungsreagenz mit einer Nitrobenzylgruppe, die als hydrophobe Reinigungsmarkierung dient.

Inagaki erklärte: „Nitrobenzylgruppen haben eine hohe Hydrophobie; Wenn daher die Nitrobenzylgruppe in das RNA-Molekül eingeführt wird, wird die mRNA hydrophober. Da unreiner RNA Nitrobenzylgruppen fehlen, kann sie mit der umgekehrten Methode leicht von Ziel-RNA mit Nitrobenzylgruppen abgetrennt werden. Hochleistungsflüssigkeitschromatographie in Phasen.

„Dieser Ansatz erzeugt reine RNA, frei von Längeninkonsistenzen und Verunreinigungen, die typischerweise mit transkriptionsbasierten Synthesemethoden verbunden sind.“

Zusätzlich zur chemischen Synthese der mRNA stellte das Team mit derselben Methode auch reine zirkuläre mRNA her. Zirkuläre mRNAs sind einzigartig, weil ihnen terminale Strukturen fehlen, was sie resistent gegen den Abbau durch nukleinsäureabbauende Enzyme im Körper macht, was zu einer länger anhaltenden medizinischen Wirkung führt.

Der Durchbruch in der mRNA-Produktion hat erhebliche Auswirkungen auf die Zukunft medizinischer Behandlungen. „Diese Innovation ebnet den Weg für die hocheffiziente Produktion vollständig chemisch synthetisierter mRNAs und zirkulärer mRNAs, die das Potenzial haben, die RNA-Wirkstoffforschung zu revolutionieren und den Anwendungsbereich RNA-basierter Therapeutika zu erweitern“, sagte Abe.

Eine schnellere und reinere Impfstoffproduktion dürfte unsere Reaktionszeiten auf künftige Infektionsbedrohungen verbessern. Das Team hofft, diese Ergebnisse in Zukunft auch zur Entwicklung neuer mRNA-Impfstoffe gegen Krebsantigene und genetische Krankheiten nutzen zu können.