日本研究人员在100%纯度mRNA生产方面取得突破

日本的一个研究小组开发出一种方法，利用独特的帽盖轻松分离出所需的加帽 mRNA，从而生产出高纯度的高活性 mRNA 疫苗。这种"Purecap"技术提取出的 Cap2 型 mRNA 纯度高达 100%，能刺激免疫系统的蛋白质的产量提高了 3-4 倍。

这些结果为生产更纯净的疫苗提供了可能，降低了因杂质引起炎症的风险。他们的研究成果最近发表在《自然通讯》杂志上。

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纯封端 mRNA 疫苗为更有效、更低炎症几率的疫苗打开了大门。资料来源：Mizuki Tada

mRNA 疫苗已成功用于治疗冠状病毒变种。这给研究人员带来了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的实现，因为杂质会触发免疫系统。这可能会导致注射部位发炎，这是接种疫苗的常见副作用。

mRNA 疫苗中的杂质通常是在封盖阶段引入的。在这一阶段，会添加一个帽结构，以改善 mRNA 的翻译并保护和稳定它。盖帽只能添加到单链 mRNA 上，因此理想情况下疫苗应包含 100% 纯单链 mRNA。不过，也可能存在不需要的双链 mRNA，从而降低其纯度。

由于单链和双链 mRNA 具有不同的特性，因此可以使用一种称为反相高效液相色谱法 (RP-HPLC) 的技术将它们分离开来。这种技术根据 mRNA 的疏水性或亲水性（即对水的排斥力或吸引力）将其分离。

名古屋大学研究生院理学研究科的阿部弘教授、项目助理稻垣正仁教授和项目助理阿部直子教授领导的研究小组与东京医科齿科大学合作，采用独特的 PureCap 方法，在封盖阶段引入疏水标签。标记的 mRNA 在 RP-HPLC 阶段很容易分离。然后通过光处理就能轻松去除标签，从而获得纯度为 98%-100% 的疫苗。

阿部弘说："当我们在图表上看到 RP-HPLC 工艺已经完全分离了带标记和不带标记的 RNA 时，我们对结果感到非常兴奋。对于长度为 4247 个碱基的冠状病毒 mRNA，我们成功地使用 PureCap 方法制备出了纯度超过 98% 的封端 mRNA。"

研究小组特别关注存在于动物和植物细胞中的一组帽结构，即 Cap0、Cap1 和 Cap2。虽然Cap2存在于动物和植物细胞中，但对其功能的评估一直很困难，因为没有办法获得纯净的加帽mRNA，以确保测试的公平性。

"迄今为止，用于 mRNA 疫苗的 Cap 结构仅限于 Cap0 和 Cap1 类型。然而，我们利用我们的技术制造出了Cap0、Cap1和Cap2型结构，"阿部说。"与使用传统技术合成的mRNA相比，使用PureCap方法合成的高纯度Cap0、Cap1和Cap2型mRNA显示出较低的免疫刺激活性，显示出它们在药物中的潜在用途。"

由于病毒主要产生 Cap1 mRNA，Cap2 对免疫系统的刺激较小。这表明，使用Cap2的疫苗在注射后不太可能产生诸如炎症等不必要的副作用。不过，它仍能在转录时产生病毒蛋白，从而使疫苗有效。

研究小组使用 Purecap 制作了 Cap2 mRNA，并分析了它的蛋白质合成能力。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。他们还发现，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出高纯度的capped mRNA，这引起了人们对蛋白质合成减少和杂质引起的炎症反应的担忧。

"PureCap 方法只选择性地纯化加帽 mRNA，从而解决了这些问题。此外，利用这种技术产生的 Cap2 型结构在蛋白质合成方面效率更高，对免疫系统的刺激更小。这项技术有望提高 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，同时也加深了我们对 mRNA 科学基础的理解。"