Wetenschap
Chemici ontwikkelen een methode om de stabiliteit van het mRNA-vaccin te bevestigen
Onderzoekers van de Universiteit van Albany van het RNA Institute hebben een nieuwe methode ontwikkeld om de integriteit van het COVID-19-vaccin te testen, waarmee iedereen met basisvaardigheden op het gebied van de omgang met vaccins verlopen vaccins snel en effectief kan detecteren, zonder gespecialiseerde laboratoriumapparatuur.
Door gebruik te maken van van laser afgeleide signalen om de stabiliteit van het vaccin te beoordelen, kan de methode worden uitgevoerd op afgesloten flesjes zonder verstoring van de therapeutische effecten van het vaccin. Het systeem kan in een draagbare eenheid worden ondergebracht, zodat het gemakkelijk kan worden vervoerd en gehanteerd.
Het onderzoek markeert een belangrijke vooruitgang in de mRNA-vaccintechnologie en stond in januari 2024 op de cover van Analytical Chemistry .
“De huidige methoden voor het testen van de integriteit van op mRNA gebaseerde vaccins zijn destructief, tijdrovend, kostbaar en vereisen hoogopgeleid personeel”, zegt Lamyaa Almehmadi, die deze studie leidde als Ph.D. student aan het RNA Institute van UAlbany en werkt nu als postdoc bij MIT.
“Er is een onvervulde behoefte aan een snelle en gemakkelijke methode om de stabiliteit te testen van mRNA-vaccins die wereldwijd naar vaccinklinieken, medische kantoren en apotheken worden gedistribueerd. Voor zover ik weet is onze methode de eerste die een in situ, niet-vaccinatie mogelijk maakt. -destructieve en reagensvrije aanpak voor mRNA-stabiliteitsanalyse in op mRNA gebaseerde vaccins."
Toen de eerste mRNA-vaccins voor COVID-19 werden uitgerold, ontstonden er al snel zorgen over het transport en de opslag van vaccins. Dit komt omdat de vaccins afhankelijk zijn van actieve mRNA-moleculen die kunnen worden afgebroken bij langdurige blootstelling aan zonlicht en/of temperaturen buiten het bereik van min 80 tot min 20 graden Celsius.
Hoewel mRNA-vaccins speciale logistieke uitdagingen met zich meebrengen, heeft de mondiale volksgezondheidsgemeenschap met succes systemen geïmplementeerd om optimale omstandigheden voor vaccinstabiliteit te handhaven. Nu deze systemen aanwezig zijn, kan deze nieuwe methode een extra laag zekerheid bieden om de vaccinstabiliteit te garanderen en het vertrouwen in de werkzaamheid ervan te versterken.
Lasers gebruiken om de stabiliteit van vaccins te beoordelen
De methode maakt gebruik van een uniek Raman-spectroscopie-instrument, ontwikkeld door Igor Lednev van UAlbany, de Williams-Raycheff Endowed Professor bij de afdeling Scheikunde. Bij deze techniek wordt een ultraviolette (UV) laser op een vloeistof gericht, waardoor verstrooid licht ontstaat dat kan worden gedetecteerd en geanalyseerd, waardoor chemische kenmerken zichtbaar worden.
Sinds de uitvinding, zo'n twintig jaar geleden, heeft het laboratorium van Lednev de technologie, gecombineerd met geavanceerd machinaal leren, aangepast voor verschillende toepassingen, waaronder forensische wetenschap en ziektedetectie.
In deze nieuwste toepassing ontwikkelde het team van Lednev een manier om kleine veranderingen in de mRNA-structuur te detecteren die wijzen op verlies van therapeutische functionaliteit.
"Onze methode werkt door een diep-UV-laser door een flesje met vaccin te laten schijnen en het resulterende verstrooide licht op te vangen", aldus Almehmadi.
"Dit verstrooide licht wordt vervolgens door ons instrument gedetecteerd en onze software verwerkt het om de RNA-signatuur te verkrijgen, bekend als het Raman-spectrum. Het mRNA Raman-spectrum wordt vervolgens gebruikt voor analyse van de RNA-afbraak. De test is snel en duurt doorgaans slechts een paar minuten. minuten om te voltooien."
Compacte technologie om de toegankelijkheid te verbeteren
In tegenstelling tot bestaande methoden om de stabiliteit van vaccins te testen, waarvoor gespecialiseerde training nodig is en die in een laboratorium moeten worden uitgevoerd, kan deze methode volledig in een handzaam instrument worden opgenomen. Het is ook niet-invasief en kan dus worden gebruikt om meerdere injectieflacons met vaccin te testen, die, als ze stabiel blijken te zijn, vervolgens kunnen worden toegediend.
"Individuen met een basisopleiding in het omgaan met vaccinflesjes en het bedienen van het instrument zouden onze methode effectief kunnen gebruiken in verschillende omgevingen buiten een laboratorium", aldus Almehmadi.
"Bovendien kan met behulp van geavanceerde software het proces van gegevensverzameling en interpretatie van resultaten worden geautomatiseerd, waardoor het toegankelijk wordt voor een breder scala aan gebruikers."
"De technologie die we in dit onderzoek hebben ontwikkeld, is in verschillende belangrijke opzichten universeel", aldus Lednev.
“Het maakt het mogelijk om in situ de spectrale kenmerken van mRNA te verkrijgen zonder de vaccincapsule te desintegreren. Het is ook niet-destructief; als het testresultaat positief is, zou het vaccin dan voor de behandeling kunnen worden gebruikt. Om deze redenen zou onze nieuwe technologie talloze toepassingen kunnen vinden voor het testen van de stabiliteit van verschillende mRNA-vaccins en mRNA-therapieën in het algemeen."
Lednev merkt op dat dit werk een collaboratieve, interdisciplinaire inspanning was die mogelijk werd gemaakt door de expertise van Alexander Shekhtman en Sergei Reverdatto, beiden verbonden aan de afdeling Scheikunde van UAlbany, die de modelvaccins ontwierpen en voorbereidden die in dit onderzoek werden gebruikt en die biochemische tests uitvoerden om de vaccinstabiliteit te evalueren.