Nature子刊：一种独特的“PureCap”方法生产高纯度的mRNA疫苗

名古屋大学的一个研究小组使用了一种独特的“PureCap”方法来生产高纯度的mRNA疫苗，这种疫苗可以改善蛋白质的合成，从而刺激免疫系统，降低炎症副作用。

　　

日本的一个研究小组开发了一种方法，利用一种独特的帽，可以很容易地分离所需的帽状mRNA，以生产高纯度的高活性mRNA疫苗。这种“Purecap”技术提取了高达100%的纯cap2型mRNA，显示出刺激免疫系统的蛋白质产量提高了3-4倍。这些结果为更纯净的疫苗提供了可能性，这些疫苗由杂质引起的炎症风险更低。他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

mRNA疫苗已成功用于治疗冠状病毒的变体。这给研究人员带来了未来将其用作癌症疫苗的希望。然而，疫苗的纯度阻碍了这一目标，因为杂质会触发免疫系统。这可能会引起注射部位周围的炎症，这是接种疫苗的常见副作用。

mRNA疫苗中的杂质通常在封顶阶段引入。在这一阶段，一个帽状结构被添加，以改善mRNA的翻译，并保护和稳定它。cap只能添加到单链mRNA上，所以理想情况下，疫苗应该包含100%纯单链mRNA。然而，可能存在不需要的mRNA双链，降低其纯度。

由于单链和双链mrna具有不同的性质，它们可以使用一种称为反相高效液相色谱(RP-HPLC)的技术进行分离。这项技术根据mrna的疏水性或亲水性，即它们对水的排斥或吸引来分离它们。

由名古屋大学科学研究生院的Hiroshi Abe教授，项目助理教授Masahito Inagaki和项目副教授Naoko Abe领导的研究小组与东京医学和牙科大学合作，使用了一种独特的PureCap方法在盖膜阶段引入疏水标签。标记的mRNA在RP-HPLC阶段很容易分离。然后通过光处理很容易地去除标签，从而产生98%-100%纯度的疫苗。

Hiroshi Abe说:“当我们在图表上看到RP-HPLC过程完全分离了带帽和未带帽的rna时，我们对结果感到非常兴奋。”“对于长4247个碱基的冠状病毒mRNA，我们成功地使用PureCap方法生产了纯度超过98%的盖帽mRNA。”

研究小组特别关注了动物和植物细胞中存在的一组帽结构，称为Cap0, Cap1和Cap2。尽管Cap2存在于动物和植物细胞中，但由于无法获得纯净的带帽mRNA以确保公平的测试，因此对其功能的评估一直很困难。

到目前为止，mRNA疫苗中使用的Cap结构仅限于Cap0和Cap1型。然而，我们使用我们的技术制造了Cap0, Cap1和cap2型结构，”Abe说。“与使用传统技术合成的mRNA相比，使用PureCap方法合成的高度纯化的Cap0, Cap1和cap2型mRNA显示出较低的免疫刺激活性，这表明它们在药物中的潜在用途。”

由于病毒主要产生Cap1 mRNA，免疫系统受到Cap2的刺激较少。这表明，使用Cap2的疫苗在注射时不太可能引起不必要的副作用，如炎症。然而，它仍然能够在转录时产生病毒蛋白，使疫苗有效。

该小组使用Purecap创建Cap2 mRNA并分析其蛋白质合成能力。他们发现，Cap2 mRNA产生的蛋白质是Cap1 mRNA的3-5倍，这将增强免疫反应。他们还表明，与使用传统技术合成的mrna相比，他们的cap2型mrna对炎症反应的刺激更低。

“传统的mRNA疫苗生产方法无法制备高纯度的盖帽mRNA，这引起了人们对蛋白质合成减少和杂质引发的炎症反应的担忧。”“PureCap方法通过选择性地纯化仅带帽的mRNA来解决这些问题。此外，使用这种技术创建的cap2型结构在蛋白质合成中更有效，对免疫系统的刺激更小。这项技术有可能提高mRNA疫苗的安全性和有效性。这是mRNA医学实际应用的革命性进步，也加深了我们对mRNA科学基础的理解。”