Liquids in Dishes in a Lab
信使 RNA

mRNA Therapeutics Graphic与病毒 DNA 输送相比,用 mRNA 操纵基因表达具有几项重要优势。

 

• 免疫反应风险更低
• 避免了永久整合到宿主基因组中的风险
• 瞬时表达

 

这些优势使 mRNA 成为了用于在体外和体内表达以下物质的理想解决方案:

 

• 治疗性蛋白质和多肽
• 疫苗抗原
• 基因编辑成分,如 Cas9、转座子和其它核酸酶

 

然而,mRNA 需要借助输送载体来防止被核酸酶分解并促进细胞摄取和释放到细胞质中的过程。脂质纳米颗粒 (LNP) 是 mRNA 的主要非病毒输送系统,可有效解决 mRNA 输送面临的几项挑战:

 

• 防止被核酸酶分解
• 输送并释放到细胞质中
• 病毒包装既费力又耗时
• 病毒载体存在安全问题
• 病毒载体携带的核酸长度受到限制


克服 mRNA 输送带来的挑战

纳米颗粒制剂是病毒输送的理想替代方案,而且借助 NanoAssemblr® 技术,这些制剂随时可在数秒内制备出来。

Liposome
脂质体
Polymeric Nanoparticle and Micelles
聚合物纳米颗粒和胶束
Nucleic Acid Lipid Nanoparticle LNP
LNPs

但是,制备装载 mRNA 的纳米颗粒时会遇到一些挑战,而NanoAssemblr® 技术可以解决这些挑战:


传统方法面临的挑战 NanoAssemblr® 技术的优势
对颗粒粒径大小控制有限orangeRightArrow可通过改变制剂参数,微调颗粒粒径大小
不同批次间存在显著差异orangeRightArrow层流条件使 mRNA 脂质纳米颗粒具有高度可重复性
包封率低导致材料损失严重orangeRightArrow可实现较高的 mRNA 包封率和效力
劳动密集型制备工艺难以扩大规模orangeRightArrow可快速制备用于筛选和优化的制剂,可直接扩大制备规模以实现临床应用

主要优势


可通过改变制剂参数,微调颗粒


mRNA Size Tuning NanoAssemblr Spark粒径大小通过改变脂质 :与 RNA的比率(上图)和脂质组分 (下图)控制颗粒粒径大小。使用 NanoAssemblr® Spark平行制备三份制剂,通过动态光散射测量粒径大小和 PDI。


具有高度可重复性的 mRNA 脂质纳米颗粒制剂


mRNA Consistency Benchtop在mRNA 长度不同的制剂之间,包封率(左图)以及颗粒粒径大小和 PDI(右图)保持一致。在NanoAssemblr® Benchtop上平行制备三份制剂。


包封率和效力


Encapsulation Efficiency & Potency流式细胞分析表明经 mRNA 脂质纳米颗粒体外处理 48 小时后,报告蛋白 GFP 在原代大鼠皮质神经元中得到了表达。GFP 的表达具有剂量依赖性,在每毫升培养基 0.5 µg RNA 的低剂量下,超过 90% 的细胞表达了 GFP。mRNA 脂质纳米颗粒在 NanoAssemblr® Spark上制备。


直接扩大制备规模


Consistent Results on NanoAssemblrNanoAssemblr® 平台上可实现一致的粒径大小、包封率、组分和形态学结果。

工作原理

mRNA Production and Delivery



1) 将溶有脂质的有机溶剂和含有核酸的水溶液注入 NanoAssemblr®试剂盒的两条入口通道。
2) 在层流状态下,两种溶液不会立即混合,但是通道内精心设计的微观特征会以可控、可重复的方式使两股流体混在一起。
3) 两股流体一毫秒内即可完全混合,导致溶剂极性发生变化,从而引发载核酸脂质纳米颗粒的自组装。


4) 改变流体注入速度和比率,可以控制脂质纳米颗粒的粒径大小。
5) 脂质纳米颗粒模拟低密度脂蛋白,因此能够像后者一样通过内源性细胞运输途径吸收,从而将核酸输送至细胞。
6) 由于采用了对 pH 值敏感的脂质,脂质纳米颗粒能够在囊泡 pH 值降低时将包封的核酸释放到细胞质中。

mRNA 资源

Publication - Abstract

May 31, 2019

Vaccine

mRNA Vaccines Against H10N8 and H7N9 Influenza Viruses of Pandemic Potential Are Immunogenic and Well Tolerated in Healthy Adults ...

R.A. Feldman, R. Fuhr, I. Smolenov, A. Ribeiro, L. Panther, M. Watson, J.J. Senn, M. Smith, Ö. Almarsson, H.S. Pujar, M....

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Publication - Summary

May 17, 2019

Science Immunology

A lipid-encapsulated mRNA encoding a potently neutralizing human monoclonal antibody protects against chikungunya infection

N. Kose, J.M. Fox, G. Sapparapu, et al.

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Publication - Summary

February 07, 2019

Nano Research

Chemotherapy drugs derived nanoparticles encapsulating mRNA encoding tumor suppressor proteins to treat triple-negative breast can...

C. Zhang, X. Zhang, W. Zhao, C. Zeng, W. Li, B. Li, X. Luo, J. Li, J. Jiang, B. Deng, D.W. McComb, Y. Dong

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Application Note

January 16, 2019

mRNA Lipid Nanoparticles: Robust low-volume production for screening high-value nanoparticle materials

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Publication - Summary

September 24, 2018

Nucleic Acid Therapeutics

MicroRNAs Enable mRNA Therapeutics to Selectively Program Cancer Cells to Self-Destruct

R. Jain, JP. Frederick, EY. Huang, KE. Burke, DM. Mauger, EA. Andrianova, SJ. Farlow, S. Siddiqui, J. Pimentel, K. Cheun...

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Poster

July 01, 2018

Robust low-volume production of nanoparticles for genetic manipulation of cells

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