4 февраля 2021 г.
С появлением новых и более инфекционных вариантов коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) индукция популяционного иммунитета путем массовой вакцинации, по-видимому, является единственным окончательным способом вернуться к « нормальному '' образу жизни. . В то время как некоторые вакцины против SARS-CoV-2 уже распространяются среди миллионов людей в соответствии с разрешением на использование в экстренных случаях, вопросы стабильности и стоимости требуют разработки других.
В новом препринте bioRxiv * описывается производство новой системы доставки РНК-вакцины, которая обещает большую простоту хранения и распространения. Это может помочь повысить уровень вакцинации в регионах, где нет адекватной инфраструктуры для низкотемпературного хранения.
Исследование: Термостабильная, гибкая платформа доставки РНК-вакцины для реагирования на пандемию. Кредит изображения: M-Foto / Shutterstock
Проблемы, связанные с РНК-вакцинами
РНК-вакцины имеют много преимуществ, включая возможность быстрого их производства против любой заданной мишени, а также в независимых от последовательности процессах. Они способствуют их относительно недорогим и более коротким протоколам разработки, что может иметь решающее значение в условиях пандемии. Фактически, вакцины Pfizer и Moderna являются безопасными и высокоэффективными мРНК-вакцинами против SARS-CoV-2.
Оба они должны храниться при очень низких температурах (-70 ° C и -20 ° C для вакцин Pfizer / BioNtech и Moderna соответственно). Это проблемы для массовой доставки и распространения, но они необходимы по многим причинам, включая присутствие рибонуклеаз в нескольких типах клеток, которые могут расщеплять РНК вакцины, несмотря на ее модификацию для большей прочности.
Во-вторых, мРНК большая, гидрофильная и отрицательно заряженная, что затрудняет ее проникновение через мембрану клетки. Это требует доставки РНК через липидные наночастицы (LNP), которые образуют комплексы RNA / LNP диаметром менее 100 нм. Они не только защищают РНК, но и позволяют ей проникать в клетку посредством эндоцитоза.
Однако замораживание с последующим оттаиванием может повлиять на стабильность как РНК, так и LNP. Поэтому были исследованы альтернативные системы на основе липидов. В этом контексте настоящее исследование и его результаты чрезвычайно интересны.
Новая платформа обеспечивает термостойкость
Исследователи разработали термостабильный наноструктурированный липидный носитель (НЖК), который можно лиофилизировать для облегчения хранения, а также доставлять РНК-вакцины путем внутримышечной инъекции. В жидкой форме НЖК стабилен при охлаждении не менее года. При лиофилизации комплексы NLC / РНК остаются эффективными в течение восьми или более месяцев при комнатной температуре и 21 месяца или более при охлаждении.
Система доставки NLC включает масляное ядро, состоящее как из твердых, так и из жидких жиров, вокруг которого расположены молекулы поверхностно-активного вещества с положительно заряженным липидом. РНК образует электростатический комплекс с внешней стороной НЖК.
Сам по себе состав наноструктурированного липидного носителя (НЖК) стабилен при 4 ° C, что позволяет накапливать его. (A) Схема электростатического связывания РНК с внешней стороной NLC. (B) Размер частиц только NLC после хранения при указанных температурах. (C) Концентрация компонентов NLC после длительного хранения при 4 ° C. (D) Размер частиц вакцины после комплексообразования при хранении 5 НЖК при 4 ° C с саРНК SEAP. (E) Защита saRNA SEAP от заражения РНКазой с помощью NLC, хранящегося при 4 ° C в течение указанного периода времени.
Готовность к пандемии в будущем
Связанные истории
- Мутация E484K потенциально связана с адаптивной приспособленностью SARS-CoV-2
- Вакцина коваксин в Индии, вероятно, эффективна против варианта SARS-CoV-2 в Великобритании: исследование
- Исследование выявило возможный ускользающий мутант SARS-CoV-2, который может повторно заразить иммунных людей
Эта система остается стабильной в отношении размера частиц и концентрации каждого компонента при 4 ° C, сохраняя при этом РНК нетронутой. Изготовление НЖК является простым с использованием технологии эмульсии масло-в-воде, которая уже используется для приготовления вакцины.
Все липиды и детергенты, используемые в этой рецептуре NLC, обычно используются в лекарствах, одобренных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA), или использовались во многих клинических испытаниях. Эти комплексы также использовались у приматов, кроме человека, без признаков антигенности или токсичности.
Таким образом, НЖК можно было изготавливать и хранить в резерве на случай будущих пандемий, готовые образовывать комплексы с конструкцией РНК для любого данного патогена.
Демонстрация стабильности
Ранее исследователи разработали вакцину NLC / самоусиливающейся РНК (saRNA) против вируса Зика с высокой нейтрализующей и защитной эффективностью. Теперь продемонстрировано, что это поддается лиофилизации путем добавления 10% сахарозы в качестве стабилизатора, сохраняя систему неповрежденной при замораживании, сушке и восстановлении.
В любой форме вакцина остается стабильной в течение двух или более недель при охлаждении, а также сохраняет свою терапевтическую эффективность на неизменном уровне.
Гибкость платформы продемонстрирована с помощью коммерческой РНК, кодирующей овальбумин, для образования комплексов с NLC. Этот комплекс оставался устойчивым к ферментам РНКазы. Когда лиопротектор сахарозы использовали с концентрацией 20%, частицы увеличивались лишь незначительно в размере после восстановления лиофилизированных комплексов.
Стабильность экспрессии репортерного антигена
Исследователи также продемонстрировали термостабильность системы NLC-РНК с репортером самоусиливающейся экспрессии антигена РНК на основе секретируемой щелочной фосфатазы (SEAP-saRNA). Таким образом, инъецированная самоусиливающаяся РНК может быть легко идентифицирована в сыворотке крови мыши.
Когда лиофилизированные комплексы SEAP NLC / saRNA сравнивали с замороженными (-80 ° C и -20C °) комплексами и с жидкими комплексами NLC-RNA при 4 ° C и 25 ° C, было обнаружено, что они обладают высокой стабильностью, даже при хранении при 4 ° C, 25 ° C и 40 ° C. Исследователи наблюдали различия в размере более 15% в частицах, хранящихся при -20 ° C, но без какого-либо влияния на экспрессию белка комплексом NLC / saRNA после инъекции.
Причины стабильности
Исследователи связывают высокую термостабильность с физической стабильностью NLC и защитой, которую он обеспечивает против активности РНКазы на РНК из-за электростатических сил между отрицательной основной цепью РНК и катионным липидом ядра NLC.
Во-вторых, ключевым фактором является возможность лиофилизации. Использование сахарозы и подобных лиопротекторов заменяет воду в водородных связях собственными компонентами системы или обеспечивает защитную жесткую сахарную матрицу, ограничивая ферментативную активность. Лиофилизация с LNP затруднена, так как сушка вымораживанием обязательно разрушает их водную структуру двойного слоя липидов ядра.
Какие последствия?
Мы демонстрируем, что безопасная и эффективная система доставки РНК-вакцины на основе NLC значительно повысила термостабильность по сравнению с существующими составами LNP. Эта технология доставки на основе НЖК представляет собой значительный прогресс для РНК-вакцин с потенциально изменяющими парадигму последствиями для производства, хранения, распространения и общей стоимости вакцины из-за ее термостабильных свойств ».
Дальнейшая оптимизация позволит препарату противостоять еще более экстремальным температурам или резким перепадам температур, что можно ожидать, когда вакцины поставляются по всему миру.
*Важное замечание
bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие в клинической практике / поведении, связанном со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.
Ссылка на журнал:
- Gerhardt, A. et al. (2021 год). Термостабильная, гибкая платформа доставки РНК-вакцины для реагирования на пандемию. Препринт bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2021.02.01.429283, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.02.01.429283v1
