企业风采 | 海狸高性能磁珠——mRNA疫苗质控的“隐形守护者”
本文转载自“海狸生物医学”微信公众号
编者按
mRNA疫苗的发展始于上世纪90年代,然而,受技术等多方面影响,一直进展缓慢。2020年新冠全球大流行成为关键转折点:mRNA疫苗在首年即完成从测序到紧急批准的全流程,证实其快速研发与大规模生产的潜力。时至2025年,mRNA疫苗技术已迅速超越新冠疫情时期的应用,在肿瘤免疫、传染病防治等多个领域取得系列突破性进展。
mRNA疫苗的生产流程包括序列设计、mRNA体外转录、体外修饰(加帽、加尾)、脂质体包被等过程。2020年发布的《预防用新型冠状病毒mRNA疫苗药学研究技术指导原则》中对mRNA的质量提出了一系列的要求,加帽率和加尾长度是其中最关键的2个指标。5’cap (5’帽)结构是翻译起始所必须的结构,为核糖体识别mRNA提供信号,并协助核糖体与mRNA结合使翻译从起始密码子开始。3’poly(A)(3’尾)可以控制mRNA的稳定性,以防降解,所以在mRNA合成修饰过程中,需要对5’加帽效率和3’poly(A)尾的分布进行监控。

图.1 mRNA的结构可以分为5个部分,
包含5’cap,5’UTR,ORF,3’UTR和3’polyA。
疫苗mRNA因为长度较大,为几千个核苷酸,而无法直接进行检测,因此需要将5’ cap和3’ poly(A)端酶切成短片段,酶切之后5’ cap和3’ poly(A)均可以通过纳米磁珠进行高通量、快速分离,这种纳米磁珠通常粒径在1-3μm之间。
测定加帽效率主要是通过将5’cap端与生物素标记的引物退火,然后将5’cap端酶切成小片段,通过SA磁珠捕获出biotin标记部分,然后将5’cap从磁珠表面洗脱,通过毛细管凝胶电泳或质谱法进行检测(图2)。

图2. mRNA 5’帽子序列酶切,磁珠分离纯化流程
3’ PolyA尾的检测方法与5’加帽效率的检测方法类似,需要通过酶切的方式获得3’端的Poly A尾短链,然后利用Oligo (dT)磁珠分离纯化,再分别进行毛细管电泳或质谱准确分析其长度分布(图3)。

图3. 3’ Poly(A)尾分布的检测流程
在mRNA的5’端加帽效率和3’加尾分布的检测过程中,都需要磁珠进行mRNA片段的富集。磁珠的性能影响到整个检测数据的准确性和可靠性,该过程中的磁珠一般需要如下的特征:
a) 非特异性吸附低;
b) 灵敏度高,磁珠表面具有丰富的结合位点;
c) RNA易洗脱,磁珠表面需要特殊的封闭;
d) 耐受有机溶剂,部分操作会使用95%乙醇,对磁珠的溶剂耐受性有很大的要求。
BeaverBeads® Streptavidin 磁珠,表面共价修饰有大量的链霉亲和素蛋白,可高效快速地结合生物素化抗体、核酸、蛋白等生物配体。
BeaverBeads® Oligo (dT) 磁珠,表面共价偶联 Oligo (dT),可与真核生物 mRNA 尾部的 Poly A 互补配对,可高效地从真核生物总 RNA 或直接从动植物组织或细胞裂解物中快速分离出完整、高纯度的 mRNA。
分离得到的 mRNA 可用于多种分子生物学实验:RT-PCR、 固相 cDNA 文库构建、RACE、Northern 等。该类产品为超顺磁性微球,可配套自动化设备进行高通量操作。
表1. BeaverBeads® Streptavidin / Oligo (dT)产品性能

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关于海狸
海狸成立于2011年,位于苏州工业园区,是国内最早从事纳米磁性材料技术研发及产业化的企业之一。企业相继入选国家级高新技术企业、苏州工业园区科技领军(纳米专项)苏州市“姑苏人才计划”和江苏省“双创计划”。十多年专注磁珠技术开发及产业化,向市场提供了近百种纳米磁珠产品。应用方向涉及到分子诊断、免疫诊断、食品药品安全检测、环境检测、动物疫病检测、免疫细胞治疗、生物制药和生物科研等领域。海狸公司已申请专利50余项;国际论文引用1000多次;主导发布国际标准1项,参与起草国内标准3项;拥有ISO9001和ISO13485国际质量管理体系认证;取得I类医疗器械产品备案及生产备案近20项并具有II类医疗器械经营资质。