Kemikere udvikler metode til at bekræfte mRNA-vaccines stabilitet

Forskere fra University at Albany ved RNA Institute har udviklet en ny metode til at teste COVID-19-vaccineintegritet, der kan give enhver med grundlæggende færdigheder i vaccinehåndtering mulighed for at opdage udløbne vacciner hurtigt og effektivt uden specialiseret laboratorieudstyr.

Ved at anvende laserafledte signaler til at vurdere vaccinens stabilitet, kan metoden udføres på forseglede hætteglas uden afbrydelse af vaccinens terapeutiske virkninger. Systemet kunne være indeholdt i en bærbar enhed for nem transport og håndtering.

Forskningen markerer et vigtigt fremskridt inden for mRNA-vaccineteknologi og blev vist på januar 2024-forsiden af ​​Analytical Chemistry .

"Nuværende metoder til at teste integriteten af ​​mRNA-baserede vacciner er destruktive, tidskrævende, dyre og kræver højt kvalificeret personale," sagde samarbejdspartner Lamyaa Almehmadi, der ledede denne undersøgelse som ph.d. studerende ved UAlbanys RNA Institute og arbejder nu som postdoc ved MIT.

"Der er et udækket behov for en hurtig og nem metode til at teste stabiliteten af ​​mRNA-vacciner distribueret til vaccineklinikker, lægekontorer og apoteker verden over. Så vidt jeg ved, er vores metode den første, der muliggør en in-situ, ikke -destruktiv og reagensfri tilgang til mRNA-stabilitetsanalyse i mRNA-baserede vacciner."

Da de første mRNA-vacciner mod COVID-19 blev udrullet, opstod der hurtigt bekymringer omkring vaccinetransport og -opbevaring. Dette skyldes, at vaccinerne er afhængige af aktive mRNA-molekyler, der kan nedbrydes ved længere tids udsættelse for sollys og/eller temperaturer uden for intervallet fra minus 80 til minus 20 grader Celsius.

Selvom mRNA-vacciner udgør særlige logistiske udfordringer, har det globale folkesundhedssamfund med succes implementeret systemer til at opretholde optimale betingelser for vaccinestabilitet. Med disse systemer på plads kan denne nye metode give et ekstra lag af sikkerhed for at garantere vaccinestabilitet og styrke tilliden til deres effektivitet.

Brug af lasere til at vurdere vaccinens stabilitet

Metoden anvender et unikt Raman-spektroskopiinstrument udviklet af UAlbanys Igor Lednev, Williams-Raycheff-begavet professor ved Institut for Kemi. Teknikken går ud på at pege en ultraviolet (UV) laser ind i en væske, som skaber spredt lys, der kan detekteres og analyseres, hvilket afslører kemiske signaturer.

Siden dens opfindelse for omkring 20 år siden har Lednevs laboratorium tilpasset teknologien kombineret med avanceret maskinlæring til forskellige applikationer, herunder retsmedicin og sygdomsdetektion.

I denne seneste applikation udviklede Lednevs team en måde at detektere små ændringer i mRNA-strukturen, der indikerer tab af terapeutisk funktionalitet.

"Vores metode virker ved at skinne en dyb-UV-laser gennem et hætteglas med vaccine og opsamle det resulterende spredte lys," sagde Almehmadi.

"Dette spredte lys detekteres derefter af vores instrument, og vores software behandler det for at give RNA-signaturen, kendt som Raman-spektret. mRNA-ramanspektret bruges derefter til RNA-nedbrydningsanalyse. Testen er hurtig og tager typisk kun nogle få minutter at fuldføre."

Kompakt teknologi til at forbedre tilgængeligheden

I modsætning til eksisterende metoder, der bruges til at teste vaccinestabilitet, som kræver specialiseret træning og skal udføres i et laboratorium, kan denne metode være fuldt indeholdt i et håndholdt instrument. Det er også ikke-invasivt, så det kan bruges til at teste flere hætteglas med vaccine, som, hvis det viser sig at være stabilt, derefter kan administreres.

"Personer med grundlæggende træning i håndtering af vaccinehætteglas og betjening af instrumentet kunne bruge vores metode effektivt i en række forskellige omgivelser uden for et laboratorium," sagde Almehmadi.

"Ydermere kan processen med dataindsamling og resultatfortolkning automatiseres ved hjælp af avanceret software, hvilket gør den tilgængelig for en bredere vifte af brugere."

"Teknologien, som vi har udviklet i denne undersøgelse, er universel på flere vigtige måder," sagde Lednev.

"Det giver mulighed for at opnå mRNA spektrale karakteristika in situ uden at desintegrere vaccinekapslen. Det er også ikke-destruktivt; skulle testresultatet være positivt, kan vaccinen derefter bruges til behandlingen. Af disse grunde kan vores nye teknologi finde adskillige anvendelser for test af stabiliteten af ​​forskellige mRNA-vacciner og mRNA-terapi generelt."

Lednev bemærker, at dette arbejde var en samarbejdende, tværfaglig indsats muliggjort med ekspertisen fra Alexander Shekhtman og Sergei Reverdatto, begge i UAlbanys Department of Chemistry, som designede og forberedte modelvaccinerne, der blev brugt i denne undersøgelse og udførte biokemiske tests for at evaluere vaccinens stabilitet.

Flere oplysninger: Lamyaa M. Almehmadi et al., In situ stabilitetstest for mRNA-vacciner baseret på dyb-UV-resonans Raman-spektroskopi, Analytisk kemi (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c01761

Journaloplysninger: Analytisk kemi

Leveret af University at Albany