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Um grupo de pesquisa do Japão desenvolveu um método para produzir vacinas de mRNA altamente ativas em alta pureza usando uma tampa única para separar facilmente o mRNA tampado desejado. Essa técnica ‘Purecap’ extraiu até 100% de mRNA do tipo Cap2 puro, que apresentou produção 3-4 vezes melhor da proteína que estimula o sistema imunológico. Esses resultados abrem a possibilidade de vacinas mais puras com menor risco de inflamação causada por impurezas. Suas descobertas foram publicadas em Natureza Comunicações.
As vacinas de mRNA foram usadas com sucesso como terapia contra variantes do coronavírus. Isso deu aos pesquisadores esperança para seu uso futuro como uma vacina contra o câncer. No entanto, a pureza das vacinas dificulta esse objetivo porque as impurezas podem acionar o sistema imunológico. Isso pode causar inflamação ao redor do local da injeção, um efeito colateral comum da vacinação.
Impurezas em vacinas de mRNA são frequentemente introduzidas no estágio de capeamento. Durante esta etapa, adiciona-se uma estrutura cap que melhora a tradução do mRNA e o protege e estabiliza. Os caps só podem ser adicionados ao mRNA de fita simples, portanto, idealmente, uma vacina deve conter 100% de mRNA de fita simples puro. No entanto, cadeias duplas indesejadas de mRNA podem estar presentes, reduzindo sua pureza.
Como os mRNAs de fita simples e dupla têm propriedades diferentes, eles podem ser separados usando uma técnica chamada cromatografia líquida de alta eficiência de fase reversa (RP-HPLC). Essa técnica separa os mRNAs com base em sua hidrofobicidade ou hidrofilicidade, ou seja, sua repulsão ou atração pela água.
Um grupo de pesquisa liderado pelo professor Hiroshi Abe (ele, ele), professor assistente de projeto Masahito Inagaki (ele/ele) e professor associado de projeto Naoko Abe (ela, ela) da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Nagoya, em colaboração com Tóquio A Medical and Dental University, usou um método PureCap exclusivo para introduzir uma etiqueta hidrofóbica no estágio de cobertura. O mRNA marcado foi facilmente separado no estágio RP-HPLC. A marca foi então facilmente removida por tratamento com luz, resultando em uma vacina 98%-100% pura.
“Ficamos muito entusiasmados com o resultado quando vimos no gráfico que o processo RP-HPLC separou completamente os RNAs tampados e não tampados”, disse Hiroshi Abe. “Para um mRNA de coronavírus, que tem 4247 bases de comprimento, usamos com sucesso o método PureCap para produzir mRNA limitado com mais de 98% de pureza”.
O grupo de pesquisa deu atenção especial a um grupo de estruturas cap que existem em células animais e vegetais, chamadas Cap0, Cap1 e Cap2. Embora o Cap2 seja encontrado em células animais e vegetais, a avaliação de sua função tem sido difícil porque não havia como obter mRNA capped puro para garantir um teste justo.
“A estrutura Cap usada em vacinas de mRNA tem sido até agora limitada aos tipos Cap0 e Cap1. No entanto, usamos nossa técnica para fabricar estruturas do tipo Cap0, Cap1 e Cap2”, disse Abe. “Os mRNAs do tipo Cap0, Cap1 e Cap2 altamente purificados sintetizados usando o método PureCap mostraram menor atividade imunoestimulante em comparação aos mRNAs sintetizados usando técnicas convencionais, mostrando seu uso potencial em produtos farmacêuticos.”
Como os vírus produzem principalmente mRNA de Cap1, o sistema imunológico é menos estimulado por Cap2. Isso sugere que uma vacina que usa Cap2 teria menos probabilidade de causar efeitos colaterais indesejados, como inflamação, quando injetada. No entanto, ainda seria capaz de criar proteínas virais quando transcritas que tornam a vacina eficaz.
O grupo usou Purecap para criar Cap2 mRNA e analisou sua capacidade de síntese de proteínas. Eles descobriram que o mRNA de Cap2 produzia 3-5 vezes mais proteína do que o mRNA de Cap1, o que aumentaria a resposta imune. Eles também mostraram que seus mRNAs do tipo Cap2 causaram menor estimulação da resposta inflamatória do que os mRNAs sintetizados por técnicas convencionais.
“Os métodos convencionais de produção de vacinas de mRNA não poderiam preparar mRNA caped com alta pureza, levantando preocupações sobre a redução da síntese de proteínas e reações inflamatórias derivadas de impurezas”, disse Abe. “O método PureCap resolve esses problemas purificando seletivamente apenas o mRNA capped. Além disso, a estrutura do tipo Cap2 criada usando essa técnica é mais eficiente na síntese de proteínas e menos irritante para o sistema imunológico. Essa técnica tem o potencial de melhorar a segurança e a eficácia de vacinas de mRNA. É um avanço revolucionário em direção à aplicação prática da medicina de mRNA, bem como aprofundando nossa compreensão dos fundamentos da ciência de mRNA.”
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