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A vacina pura de mRNA com tampa abre as portas para vacinas mais eficazes com menores chances de inflamação. Crédito: Mizuki Tada
Uma equipa de investigação japonesa introduziu o método “Purecap”, que permite a produção de vacinas de mRNA altamente puras.
Um grupo de pesquisa do Japão desenvolveu um método para produzir vacinas de mRNA altamente ativas e de alta pureza, usando uma tampa exclusiva para separar facilmente o mRNA tampado desejado. Esta 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. Estes resultados abrem a possibilidade de vacinas mais puras e com menor risco de inflamação causada por impurezas. Suas descobertas foram publicadas recentemente na revista Comunicações da Natureza.
Potencial das vacinas de mRNA
As vacinas de mRNA têm sido utilizadas com sucesso como terapia contra variantes do coronavírus. Isto deu aos investigadores esperança para a sua utilização futura como vacina contra o cancro. Porém, a pureza das vacinas dificulta esse objetivo porque as impurezas podem acionar o sistema imunológico. Isto pode causar inflamação no local da injeção, um efeito colateral comum da vacinação.
Compreendendo as impurezas das vacinas
As impurezas nas vacinas de mRNA são frequentemente introduzidas na fase de nivelamento. Durante esta fase, é adicionada uma estrutura cap que melhora a tradução do mRNA e o protege e estabiliza. As cápsulas só podem ser adicionadas ao mRNA de fita simples, portanto, idealmente, uma vacina deve conter mRNA de fita simples 100% puro. No entanto, podem estar presentes cadeias duplas indesejadas de ARNm, reduzindo a 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). Esta técnica separa os mRNAs com base na sua hidrofobicidade ou hidrofilicidade, isto é, na sua repulsão ou atração pela água.
Metodologia e Resultados da Pesquisa
Um grupo de pesquisa liderado pelo professor Hiroshi Abe, pelo professor assistente do projeto Masahito Inagaki e pela professora associada do projeto Naoko Abe da Escola de Pós-Graduação em Ciências, Universidade de Nagoia, em colaboração com a Tokyo Medical and Dental University, usou um método PureCap exclusivo para introduzir uma etiqueta hidrofóbica na fase de nivelamento. O mRNA marcado foi facilmente separado na fase RP-HPLC. A etiqueta 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 4.247 bases de comprimento, usamos com sucesso o método PureCap para produzir mRNA encapsulado com mais de 98% de pureza.”
O grupo de pesquisa prestou atenção especial a um grupo de estruturas de cobertura que existem em células animais e vegetais, chamadas Cap0, Cap1 e Cap2. Embora Cap2 seja encontrado em células animais e vegetais, a avaliação da sua função tem sido difícil porque não havia forma de obter ARNm capeado puro para garantir um teste justo.
“A estrutura Cap usada nas 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. “O mRNA do tipo Cap0, Cap1 e Cap2 altamente purificado sintetizado usando o método PureCap mostrou menor atividade imunoestimulatória em comparação com mRNAs sintetizados usando técnicas convencionais, mostrando seu uso potencial em produtos farmacêuticos.”
Como os vírus produzem principalmente mRNA Cap1, o sistema imunológico é menos estimulado por Cap2. Isto sugere que uma vacina que utiliza 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.
Benefícios da Estrutura Cap2
O grupo utilizou o Purecap para criar o mRNA do Cap2 e analisou sua capacidade de síntese protéica. Eles descobriram que o mRNA Cap2 produzia 3-5 vezes mais proteína do que o mRNA Cap1, o que aumentaria a resposta imunológica. Eles também mostraram que seus mRNAs do tipo Cap2 causaram menor estimulação da resposta inflamatória do que mRNAs sintetizados utilizando técnicas convencionais.
“Os métodos convencionais de produção de vacinas de mRNA não conseguiram preparar mRNA encapsulado com alta pureza, levantando preocupações sobre a redução da síntese proteica e reações inflamatórias derivadas de impurezas”, disse Abe.
“O método PureCap resolve esses problemas purificando seletivamente apenas o mRNA capeado. Além disso, a estrutura do tipo Cap2 criada com esta técnica é mais eficiente na síntese protéica e menos irritante para o sistema imunológico. Esta técnica tem potencial para melhorar a segurança e eficácia das vacinas de mRNA. É um avanço revolucionário em direção à aplicação prática da medicina do mRNA, bem como ao aprofundamento da nossa compreensão dos fundamentos da ciência do mRNA.”
Referência: “Análogos de tampa com uma etiqueta fotoclivável hidrofóbica permitem a purificação fácil de mRNA totalmente tampado com várias estruturas de tampa” por Masahito Inagaki, Naoko Abe, Zhenmin Li, Yuko Nakashima, Susit Acharyya, Kazuya Ogawa, Daisuke Kawaguchi, Haruka Hiraoka, Ayaka Banno, Zheyu Meng, Mizuki Tada, Tatsuma Ishida, Pingxue Lyu, Kengo Kokubo, Hirotaka Murase, Fumitaka Hashiya, Yasuaki Kimura, Satoshi Uchida e Hiroshi Abe, 11 de maio de 2023, Comunicações da Natureza.
DOI: 10.1038/s41467-023-38244-8