MRNA aşılarının üretimi nasıl gerçekleşir? Meraklısına…

Tarihte ilk kez, covida-19 salgını insanlığın Moderna ve Pfizer / BioNTech tarafından geliştirilenler gibi temel mRNA teknolojilerine dayanan seri üretim aşıları üretmeye başlamasını gerektirdi .

Salgınla mücadeledeki darboğaz, artık bir aşının geliştirilmesi değil, sadece talebi karşılamayan üretimidir. Bu aynı zamanda üreticilerin bilgileri sakladıkları ve diğer ilaç devlerinin üretim kapasitelerini devreye sokarak aynı anda önemli ölçüde daha fazla aşı üretebileceklerine dair bir dizi yanıltıcı iddianın yayılmasına da yol açtı. Hiçbir şirketin üretim sürecinin tüm detaylarını büyük zile asmayacağı doğru olsa da, gerçek çok daha basit.. Aşı üretimi zahmetlidir ve karmaşık süreç yeni bir yere kopyalanamaz. Jonas Neubert nedenini çok iyi açıkladı . Pfizer’in prosedürünün biraz daha popüler bir açıklaması da The New York Times’da hazırlandı.

MRNA aşıları, yağ damlacıklarında gizlenmiş bir ribonükleik asit molekülünde (mRNA) uygun şekilde modifiye edilmiş bir nükleotid dizisinden oluşur. Ek olarak, iyonik kuvveti, pH’ı ve benzerlerini stabilize etmek, düzenlemek için tasarlanmış birkaç başka basit moleküle sahiptirler . Aşı üretimini şematik olarak göstermek isterseniz şöyle yazarsınız:

1. istenen mRNA’ya karşılık gelen uygun bir DNA sekansı üretmek;
2. MRNA’ya DNA transkripsiyonu;
3. uygun lipitlerin (yağların) üretimi;
4. mRNA’nın yağ kabarcıklarına aktarılması;
5. diğer bileşenlerin eklenmesi, seyreltme ve şişelere doldurma;
6. paketleme ve dağıtım.

Bu adımlardan bazıları, DNA üretimi (ilk adım) gibi oldukça rutindir. Bu, üreticiler tarafından büyük ölçekte kullanılan ve hatta taşeronlara emanet edilen iyi araştırılmış bir süreçtir (örneğin, Moderna bunu İsviçre şirketi Lonza’dan sipariş eder). Prensip olarak bu birçok firma tarafından yapılabilen bir işlemdir. İlk olarak, gerekli DNA’nın birkaç kopyasının sentezlenmesi gerekir, bu da zaman alıcı ve pahalıdır, ancak bu mümkündür . Uygun plazmit DNA mevcut olduğunda, tüm partiler için bir şablon olarak mevcut olacağı bir merkez bankasında saklanır. Amplifikasyon daha sonra biyoreaktörlerde büyütülen bakterilerde (örn., E. coli ) gerçekleştirilir. Bazı bakterilere bir plazmid katarlaristenen DNA ile ve daha sonra bakterilerin çoğalmasına izin verin. Dört gün sonra, onlardan DNA’yı izole ediyorlar. Bakteriler her 20 dakikada iki katına çıkar ve 4 günde trilyonlarca kopya çıkarır. Kültivasyon tamamlandığında, bakteriler DNA’yı yok eder ve onlardan izole eder. İzole edilmiş plazmitler, matristeki ile aynı sekans için iyice kontrol edilir ve sonra kesilir (plazmitler dairesel yapılardır, ancak doğrusal zincirlere ihtiyacımız var). Pfizer DNA’yı Chesterfield’daki tek bir tesiste hazırlar ve oradan ince dondurulmuş (-20 ° C) DNA torbaları Andover, Massachusetts ve Mainz, Almanya’ya gönderilir.

DNA’nın mRNA’ya transkripsiyonu (ikinci aşama) da, bu işlem için özel olarak tasarlanmış enzimler olduğundan özellikle zorlu bir süreç değildir, ancak şimdiye kadar bir üretim ölçeğinde biraz daha az yaygın olarak kullanılmıştır. Modern için Lonza bunu yapıyor ve Pfizer / BioNTech bunu tekrar yapıyor. Nükleotidler eklenir DNA , örneğin, mRNA temel bileşenleri, (DNA’dan şablona göre, yani mRNA sentezi) mRNA’ya DNA transkripsiyonu için enzimler ve elde edilen mRNA korumak için koşullar. MRNA, DNA’dan çok daha az kararlı olduğundan, onu parçalamamaya özen gösterilmelidir. Urasil yerine 1-metil-3′-psecdouridylyl (bu esas olarak vücuttaki mRNA’nın stabilitesini etkiler) ve zincirin uçlarına koruyucu sekanslar ( poliA ) dahil olmak üzere birkaç yol vardır . Bunu, transkriptin yeterliliğini kontrol eden kapsamlı testler takip eder.

Karşılık gelen lipitlerin üretimi (üçüncü adım), kimyasal üretimin ikinci kategorisine girer, ancak karmaşık hiçbir şey yoktur. Kuşkusuz, bunlar biraz daha egzotik lipidlerdir , ancak formüllerin hepsi nispeten basittir ve üretimi de öyle. DSPC ve kolesterol, rutin olarak nasıl sentezleneceğini bildiğimiz eski tanıdıklardır, diğer lipidler ise daha az yaygındır. DMG-PEG 2000 ticari olarak satın alınabilir. Örneğin Pfizer / BioNTech, Kanada şirketi Acuitas tarafından patentli ALC- 3015’i ve Arbutus Biopharma tarafından modern SM-102’yi de kullanıyor. Her aşının biraz farklı bir yağ partikülü kombinasyonu vardır, ancak aynı görevi görürler – mRNA’yı çevrelemek ve onu nanopartiküller içinde saklamak, böylece parçalanmayı önlemek ve aynı zamanda hücreye girmesine izin vermek zorundadırlar.

Ve burada, sağlam mRNA moleküllerinin depolandığı iyi tanımlanmış bir yağ nanopartikülleri karışımının mRNA ve yüzen lipidlerin çözeltilerinden yapılması gerektiği dördüncü adımın ortaya koyduğu temel zorluğa geliyoruz. Üreticiler bu adım konusunda özellikle hassas değiller çünkü bu zorlu bir adım. Burada mikroakışkanlar alanına müdahale ediyor, sıvıların akışının çok dar kanallardan kesin olarak tanımlanmış akışlarla olduğu yer. Akışkanlar, bu tür koşullarda, büyük akımlardan oldukça farklı davranır. Muhtemelen içinde lipit ve mRNA akışlarının iyi tanımlandığı birkaç mikroreaktör kullanılmaktadır. Sıcaklık, konsantrasyon ve akışlardaki küçük değişiklikler bile işlemin performansını önemli ölçüde etkileyebilir. İhtiyaç duyulan cihazlar muhtemelen özel yapımdır veya en azından büyük ölçüde özelleştirilmiştir. Pfizer, tam olarak senkronize edilmiş 16 paralel pompa kullanır.

Bunu daha önce sterilize edilmiş şişelere doldurma izler. Pfizer prosedüründe, altı doz aşı için yeterli olacak şekilde her birine 0,45 ml konsantre çözelti enjekte edilir. Tüm prosedür 60 gün sürer. Dolayısıyla bu, küçük moleküllerde bildiğimiz gibi klasik ilaç üretim süreci değildir ve biyolojik ilaçların üretimiyle tamamen aynı değildir. Özel DNA üreten, büyük miktarlarda mRNA üretebilen ve iyi tanımlanmış boyutlarda yağ nanopartikülleri üretebilen birçok şirket var. Mikroakışkanlar ve biyoteknoloji hakkında özel bilgiye ihtiyaç duydukları için mRNA’yı yağ nanopartiküllerine nasıl kilitleyeceğini bilen daha da az insan var.

Uygulamada bu, bir başkanlık teşviğinin bile Amerika Birleşik Devletleri’nde öğrendikleri gibi üretim hızı üzerinde önemli bir etkiye sahip olamayacağı anlamına gelir . Her yenisiAncak üretim hattı, ihtiyaç duyulan formülasyonu gerçekten üretmek için kapsamlı test ve doğrulama gerektirir.