Herstellungsstrategien für mRNA-Impfstoffe und -Therapeutika

Die rasche Entwicklung und der Erfolg der COVID-19-Impfstoffe belegen die Leistungsfähigkeit der mRNA-Technologie. Ihr Potenzial geht aber weit über diese Anwendung hinaus: Die mRNA-Technologie ist vielversprechend in Bezug auf vielerlei ungedeckten medizinischen Bedarf und bietet neue therapeutische Optionen für den Kampf gegen Krebs, Herzerkrankungen oder Infektionskrankheiten. 

Die Einbringung von mRNA in das Zytosol einer Zelle kann die Produktion eines Zielproteins auslösen. Dies kann für Therapeutika oder zur Prophylaxe eingesetzt werden, zu Impfzwecken als Antigen eine Immunreaktion auslösen, ein defektes Protein ersetzen oder eine Antitumorreaktion aktivieren.

Im Vergleich zu viralen Trägersystemen wie AAV-Vektoren (Adeno-assoziierte Viren), die in Impfstoffen und Gentherapien breite Anwendung finden, bieten nicht-virale Trägersysteme wie die mRNA-Technologie mehrere Vorteile: ein besseres Sicherheitsprofil, große Vielseitigkeit und einfachere Herstellungsverfahren mittels eines Matrizenverfahrens. In der Entwicklungsforschung widmet man sich der Verbesserung der Stabilität, der Translation und der Sicherheit der mRNA, indem Prozesse und Transportplattformen optimiert werden.

Sehen Sie sich alle unsere Produkte und Dienstleistungen für die mRNA-Entwicklung und -Herstellung an.

Erfahren Sie mehr über:

• Überlegungen bezüglich der Herstellung von mRNA
• mRNA: Strukturelemente und ihre Funktion
• Herstellung von mRNA
• Aufreinigung von mRNA
• Formulierung von mRNA
• Überlegungen zur Skalierung
• mRNA: Eine strahlende Zukunft
• Zugehörige Produkte

Überlegungen bezüglich der Herstellung von mRNA

Die Entwicklung und Herstellung von mRNA-Impfstoffen und -Therapeutika ist vergleichsweise einfach, skalierbar und extrem schnell (Abbildung 1). Aufgrund der deutlich kürzeren Zeitspanne von der Entwicklung bis zur klinischen Erprobung und Zulassung erscheint die mRNA-Technologie nicht nur hinsichtlich schneller, effektiver Reaktionen auf den Ausbruch von Infektionskrankheiten attraktiv, sondern auch im Hinblick auf die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zur Behandlung von Krankheiten, bei denen ein ungedeckter Bedarf besteht.

mRNA wird durch In-vitro-Synthese in einem enzymatischen Prozess hergestellt. Im Gegensatz zur klassischen Proteinexpression in vivo sind keine zeitaufwändigen Schritte zur Klonierung und Amplifikation und keine Entfernung von Zellen und Wirtszellproteinen erforderlich. Dieser vereinfachte Herstellungsprozess glänzt durch bemerkenswerte Geschwindigkeit und Flexibilität, da für jedes Ziel die gleichen Reaktionsmaterialien und Gefäße verwendet werden können. So können GMP-Einrichtungen ihre Anlagen innerhalb kürzester Zeit und mit nur minimalen Anpassungen von Prozessen und Formulierung auf ein neues Proteinziel umstellen.

Abbildung 1. Allgemeine Prozessübersicht für die mRNA-Herstellung.

Für die Optimierung von Prozessen, Ausbeute, Qualität und der Sicherheit des Endprodukts sind mehrere wichtige Aspekte zu beachten. Dazu gehört z. B. die Auswahl der richtigen Prozesschemikalien und Rohstoffe. Insbesondere bei der In-vitro-Transkription und der anschließenden Aufreinigung ist die mRNA ungeschützt, und es besteht ein hohes Risiko für den enzymatischen Abbau. Der Einsatz von Produkten, die auf Abwesenheit von Endonuklease-Aktivität getestet wurden, minimiert das Risiko eines RNase-induzierten Abbaus über den gesamten Prozess, von der Herstellung über die Aufreinigung bis hin zur Formulierung der mRNA. Außerdem ist es wichtig, Produkte mit spezifizierten niedrigen Werten für Mikroben und Endotoxine zu verwenden, um das Risiko von Mikroben- und Endotoxin-Kontaminationen zu kontrollieren. Dies ist besonders kritisch bei Anwendungen mit hohem Risiko, z. B. bei injizierbaren Arzneimitteln, da hier die Gefahr von Schädigungen durch Mikrobenkontaminationen besteht.

Diese Webseite ist der mRNA gewidmet und liefert Ihnen ausführliche Informationen zur Auswahl von Technologien und Produkten, um Sie sicher durch den mRNA-Prozess von der Herstellung bis zur letztlichen Abfüllung zu führen. Zur Entscheidungsunterstützung stellen wir Ihnen in unseren Broschüren zu Funktionen und Lösungen für alle mRNA-Plattformen und Prozesschemikalien zur Herstellung von mRNA-Arzneimitteln detaillierte Informationen zu Produkten und Dienstleistungen sowie unser Know-how zur Verfügung.

mRNA: STRUKTURELEMENTE UND IHRE FUNKTION

Das mRNA-Konstrukt ist so konzipiert, dass eine effiziente Expression des Gens von Interesse gewährleistet ist. Stabilität, Genexpression und effiziente Proteintranslation sind von mehreren Strukturelementen abhängig (Abbildung 2):

Abbildung 2. mRNA-Struktur.

• Cap-Region am 5'-Ende der Sequenz: Unerlässlich für die mRNA-Reifung, für die Erkennung durch das Ribosom zwecks effizienter Proteintranslation und für den Schutz vor Nukleaseverdau zwecks einer verbesserten Stabilität.
• Untranslatierte Regionen (UTRs) in den 5'- und 3'-Bereichen der mRNA-codierenden Region: Regulieren die Translation, Lokalisierung und Stabilität der mRNA und können zur Verbesserung der Effizienz bei der Proteinexpression genutzt werden.
• Offener Leseraster oder codierende Sequenzregion: Enthält das Gen von Interesse (Gene of Interest, GOI).
• Poly(A)-Schwanz: Entscheidend für die Proteintranslation und die mRNA-Stabilität, da er den Verdau durch 3'-Exonuklease verhindert.

Herstellung von mRNA

Die Produktion von mRNA-basierten Therapeutika und Impfstoffen beginnt, wie in Abbildung 1 dargestellt, mit einer Plasmid-DNA (pDNA)-Matrize, die linearisiert und in RNA transkribiert wird:

• Herstellung der pDNA: Die pDNA-Matrize enthält einen DNA-abhängigen RNA-Polymerase-Promotor und die entsprechende Sequenz für das mRNA-Konstrukt. Angesichts der zentralen Rolle des pDNA-Konstrukts sind sein Design und seine Reinheit wichtige Faktoren für die Optimierung des mRNA-Produkts. Die benötigte pDNA wird in Bakterienzellen, in der Regel E. coli, amplifiziert, und die anschließenden Aufreinigungsschritte resultieren in einer reinen, konzentrierten, zirkulären pDNA. Strategien zur Bewältigung der Herausforderungen, die mit der großen Größe der Nukleinsäure und ihrer hohen Viskosität, der Scherempfindlichkeit und den Ähnlichkeiten zwischen pDNA und Verunreinigungen einhergehen, werden in unserer Veröffentlichung zur Entwicklung eines nachgelagerten Aufreinigungsprozesses für Plasmid-DNA eingehend behandelt.

• Linearisierung der pDNA: Die zirkuläre pDNA wird mithilfe eines Restriktionsenzyms in einem Reaktionspuffer¹ linearisiert, um der RNA-Polymerase als Matrize für die Transkription der gewünschten mRNA zu dienen. Die Linearisierung ist erforderlich, um transkriptionales Überlesen zu vermeiden, das in unerwünschten mRNA-Formen resultieren kann, zumal diese zusätzliche Verunreinigungen hervorrufen, die entfernt werden müssten.

• Aufreinigung der pDNA: Verunreinigungen wie Restriktionsenzyme, Rinderserumalbumin (BSA), DNA-Fragmente, Endotoxine werden entfernt. Bei den meisten Verfahren im Labormaßstab werden Lösemittel-Extraktionsverfahren verwendet, die für GMP-Produktionsumgebungen ungeeignet sind. Alternativ dazu sind die Tangentialflussfiltration (TFF) und die Chromatographie effiziente Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen in diesem Aufreinigungsschritt. Endotoxine haben sich als kritische Verunreinigung im pDNA-Herstellungsprozess erwiesen, da sie sich stark auf die nachfolgenden Prozessschritte und letztlich auf die Patientensicherheit auswirken. Zur Entfernung von Endotoxinen können Reiniger wie der Deviron^® C16 Reiniger als geeignete nachhaltige, biologisch abbaubare und REACH-konforme Alternative zu herkömmlichen Reinigungsmitteln eingesetzt werden.²

Erfahren Sie mehr über die Produktion und Aufreinigung von pDNA in unserem technischen Artikel, der sich nur mit diesem Thema befasst.

• In-vitro-Transkription (IVT): Die linearisierte pDNA, die als DNA-Matrize dient, wird in einer enzymatischen Reaktion unter Verwendung von Elementen des natürlichen Transkriptionsprozesses in mRNA transkribiert. Zu den entscheidenden Komponenten der In-vitro-Transkription gehören die RNA-Polymerase zur Transkription der DNA-Sequenz in eine RNA-Sequenz, Nukleosidtriphosphate (NTPs) als Bausteine der mRNA, anorganische Pyrophosphatase (IPP) zur Verbesserung der mRNA-Ausbeute und RNase-Inhibitoren zur Vermeidung des RNA-Abbaus. Der Transkriptionspuffer enthält in der Regel Chemikalien wie Dithiothreitol (DTT), das Disulfidbindungen reduziert und so die RNase-Aktivität hemmt und die Stabilität der mRNA unterstützt, sowie Spermidin, eine Komponente, die die Transkriptionseffizienz und die Stabilität der Nukleinsäure verbessert.
  Als leistungsfähiges Analyseinstrument zur Überwachung enzymatischer Reaktionen wie dem IVT-Schritt könnten Raman-Verfahren eingesetzt werden. Bislang werden zur Überwachung des IVT-Schritts mühsame Analysen abseits der Produktionslinien durchgeführt, die keine sofortigen Maßnahmen ermöglichen, sollten die Reaktionsbedingungen und/oder Produktivitätsziele nicht erfüllt sein. Dieses Problem könnte mit der Raman-Spektroskopie gelöst werden, die eine viel schnellere Messung von kritischen Prozessparametern (CPPs) und kritischen Qualitätsattributen (CQAs) ermöglicht, sodass Anlagenbediener schneller Entscheidungen treffen und für optimale Prozessbedingungen sorgen können.

• Capping: Im Anschluss an die Transkription benötigt die finale mRNA-Struktur eine 5'-Cap-Struktur, um in der Zelle stabil zu sein und effizient übertragen zu werden. Die Kappe kann während (co-transkriptional) oder nach der Transkription (post-transkriptional) durch einen zweistufigen enzymatischen Prozess hinzugefügt werden.
  Für das co-transkriptionale Capping werden gewöhnlich Cap-Analoga und Guanosintriphosphat (GTP) im Verhältnis von vier Cap-Analoga zu einem GTP in die Transkriptionsmischung gegeben. Co-transkriptionales Capping ist kostengünstiger und schneller als enzymatisches Capping, da es während des IVT-Schritts im selben Reaktorgemisch durchgeführt wird. Allerdings sind Effizienz und Ausbeute geringer, und es kann zu nicht-gecappten Verunreinigungen aufgrund falscher Bindung oder umgekehrtem Einbau kommen. Antireverse-Cap-Analoga (ARCA) wurden entwickelt, um diesen umgekehrten Einbau einer 5'-Cap zu verhindern und so die Translationseffizienz zu erhöhen.
  Das enzymatische (oder post-transkriptionale) Capping wird nach der Aufreinigung der mRNA aus der In-vitro-Transkriptionsmischung durchgeführt. Bei dieser Reaktion wird in der Regel ein Vaccinia-Virus-Capping-Enzym verwendet, um der mRNA-Struktur die Capping-Struktur hinzuzufügen. Das enzymatische Capping verfügt zwar über eine hohe Capping-Effizienz, ist aber teurer und erfordert einen zusätzlichen Arbeitsgang.

Nach diesen Prozessschritten folgt die Aufreinigung und Formulierung der mRNA zum endgültigen Arzneimittelprodukt.

AUFREINIGEN VON mRNA

Nach dem In-vitro-Transkriptionsschritt wird die mRNA von Verunreinigungen und von den Materialien aus den vorangegangenen Schritten gereinigt, u .a. von Endotoxinen, immunogener doppelsträngiger RNA (dsRNA), Resten der DNA-Matrize, RNA-Polymerase und Elementverunreinigungen. In diesem Stadium muss sich die mRNA in einem geeigneten Puffer für die Tangentialflussfiltration (TFF), das enzymatische Capping und/oder die Chromatographie befinden. Für die mRNA-Aufreinigung und die Entfernung von DNA-Resten gibt es mehrere Methoden:

• Die Tangentialflussfiltration (TFF) wird zur effizienten Trennung der mRNA von kleineren Verunreinigungen verwendet, die nicht von der Membran zurückgehalten werden. Meist wird die DNA-Matrize durch Zugabe von DNasen abgebaut; die entstehenden kleinen DNA-Fragmente können dann leicht durch Tangentialflussfiltration (TFF) von den größeren mRNA-Molekülen getrennt werden. Je nach Größe der mRNA können Grenzwerte für das Molekulargewicht zwischen 30 und 300 kDa angewendet werden. Mit TFF ist es möglich, das Produkt im gleichen Arbeitsgang aufzureinigen, zu konzentrieren und zu diafiltrieren. Allerdings können kleine DNA-Fragmente an die mRNA hybridisieren, wodurch zusätzliche Verunreinigungen entstehen. Dies lässt sich vermeiden, indem die DNA-Matrize durch Capture-Methoden entfernt wird.³ 


• Chromatographieverfahren wie Umkehrphasen-Ionenpaar- (IPRP), Anionenaustausch- (AEX) und Affinitätschromatographie (AC) unter Verwendung von Poly(dT)-Capture (Abbildung 3) entfernen effizient das DNA-Matrizenmaterial, wodurch der Schritt des DNA-Matrizenverdaus und auch die Gefahr von Hybridisierung während der Ultra-/Diafiltrationsschritte entfallen.¹ Chromatographie wird nach dem Schritt des enzymatischen Cappings auch eingesetzt, um unerwünschte Produkte und Oligonukleotid-Verunreinigungen zu entfernen. Allerdings ist sie teurer, und der Medienaustausch und die Vorbereitung für den nachfolgenden Schritt erfordern immer noch einen TFF-Schritt.

Abbildung 3: Vergleich von Umkehrphasen-Ionenpaar-, Anionenaustausch- und Affinitätschromatographie für die mRNA-Aufreinigung (DBC: dynamische Bindungskapazität).^4,5

• Die Umkehrphasen-Ionenpaarung (IPRP) wird häufig in kleinem Maßstab eingesetzt und ermöglicht eine sehr effiziente und schnelle RNA-Aufreinigung und zuverlässige Trennung von einzelsträngiger RNA (ssRNA) von DNA, doppelsträngiger RNA (dsRNA) und kurzen Transkripten. Nachteile dieser Methode sind u. a. die dafür notwendigen Lösemittel, die die Eignung für die GMP-Produktion vermindern, die Komplexierung der mRNA durch Ionenpaar-Reagenzien, was Diafiltrationsschritte zur Entfernung der Komplexe erfordert, und die Empfindlichkeit gegenüber Protein- und Aggregatverschmutzung. Daher eignet sich dieses Verfahren eher für die zusätzliche Aufreinigung als für das Capture.


• Die Anionenaustauschchromatographie (AEX) hat eine hohe dynamische Bindungskapazität von > 10 mg RNA/ml und ist sehr effizient bei der Entfernung immunogener Verunreinigungen wie dsRNA, nicht-gecappter RNA, RNA-DNA-Hybride und anderer RNA-Strukturen wie Haarnadel-mRNA. Obwohl AEX die Verwendung wässriger Lösungen zulässt, kann sie die Zugabe von toxischen chaotropen Substanzen und Verfahrenstemperaturen von bis zu 85 °C erfordern, um große mRNA-Moleküle zu desorbieren, die an das Harz gebunden sind. Die Elution bei Raumtemperatur ist in der Regel für mRNA-Arten < 500 Basen geeignet.⁵


• Beim Poly(dT)-Capture mittels Affinitätschromatographie (AC) wird mit einem Harz der Poly(A)-Schwanz von mRNA-Transkripten in voller Länge eingefangen. Durch dieses Verfahren werden DNA, Nukleotide, Enzyme, Pufferkomponenten und andere Verunreinigungen, die keinen Poly(A)-Schwanz haben, effizient entfernt. Wie AEX lässt es die Verwendung wässriger Lösungen zu, im Falle von AC typischerweise eines Salzgradienten. Im Gegensatz zu IPRP und AEX kann AC nicht zwischen dsRNA und ssRNA unterscheiden und ist auch nicht in der Lage, andere produktbedingte Verunreinigungen wie an die mRNA hybridisierte DNA-Fragmente zu entfernen. Aus diesem Grund ist es üblich, AC als ersten Chromatographieschritt anzuwenden, gefolgt von AEX zum zusätzlichen Aufreinigen.


• Im Anschluss an den oder die Chromatographieschritte erfolgt eine letzte Konzentration und Diafiltration, mit der die Produktreinheit maximiert und die mRNA in den entsprechenden Puffer zur Formulierung oder Lagerung überführt wird. In diesem Stadium kann die mRNA in der gleichen Arbeitseinheit weiter aufgereinigt, konzentriert und diafiltriert werden. Im Anschluss an diesen TFF-Schritt kann ein Sterilfiltrationsschritt erfolgen, wobei die Sterilfiltration von mRNA mit einem Molekulargewicht von 5000 kDa oder mehr schwierig sein kann.

FORMULIERUNG DER mRNA

Nach dem letzten mRNA-Aufreinigungsschritt folgt der Transportmechanismus (Abbildung 4). Die Transportmittel sind entscheidend für die Wirksamkeit der mRNA-Impfstoffe und -Therapeutika. Ein aktueller Transportansatz basiert auf Kombinationen von Lipiden und Polymeren, darunter Komplexe von an Lipide gebundenen Oligonukleotiden, die ein Lipoplex bilden, oder positiv geladene Polymere wie Polyethylenimin (PEI), die Polyplexe bilden. Lipid-Nanopartikel (LNP) sind die am häufigsten eingesetzte mRNA-Transportplattform.

Abbildung 4. Es stehen mehrere mRNA-Trägersysteme zur Verfügung.

Aspekte bei der Lipidauswahl

Bei der Auswahl der Lipide ist es wichtig, den Transportweg zu berücksichtigen, um eine maximale Wirksamkeit und optimale Bioverteilung zu gewährleisten. Neben der Auswahl der Lipide ist zur Feinabstimmung auch das Mengenverhältnis zwischen den einzelnen Lipiden entscheidend, da sich dieses direkt auf die Fluidität der Lipid-Doppelschicht und die Fusogenität der LNP auswirkt. Bei der Auswahl eines Lipids spielen mehrere kritische Faktoren wie Typ, Herkunft und Qualität eine Rolle, da sie sich direkt auf das Verunreinigungsprofil und die Eigenschaften, wie Partikeleigenschaften, Stabilität und Freisetzungsprofil, in der endgültigen Formulierung, auswirken. Für reproduzierbare Ergebnisse ist eine gleichbleibende Lipidqualität erforderlich. Diese ist stark von der Qualität der für die Lipidsynthese verwendeten Rohstoffe und den Materialeigenschaften des Lipids abhängig. Synthetische Lipide mit gleichbleibend hoher Produktqualität in Verbindung mit maßgeschneidertem Support und Service durch einen vertrauenswürdigen Partner sind die Grundlage, um die individuellen Anforderungen zu erfüllen und eine optimale Leistung des Endprodukts zu gewährleisten.

Jedes LNP besteht aus vier verschiedenen Lipiden, die den Transport der mRNA und den Schutz vor Abbau ermöglichen:

• Kationische/Ionisierbare Lipide sind für die Verkapselung der RNA durch elektrostatische Wechselwirkungen erforderlich. Die Abgabe an Hepatozyten (zur Verstärkung oder Stummschaltung der Proteinexpression) erfordert ionisierbare Lipide (passives Targeting, endosomale Freisetzung), während die Aufnahme durch Immunzellen viel einfacher ist. Stark kationische Lipide dienen demselben Zweck und sind für die effiziente Freisetzung der RNA in das Zytoplasma verantwortlich. Die Struktur der kationischen Lipide hat erheblichen Einfluss auf die Aktivität, Toxizität und Biodistribution der LNP.


• Polyethylenfolie (REG)-Lipide vermitteln kolloidale Stabilität und verhindern die Bindung von Proteinen an die Partikel, wodurch sie vor dem Immunsystem geschützt werden und länger zirkulieren können. Die Länge der PEG-Kette und der Fettsäureketten bestimmt die Zirkulationsdauer und die Fusogenität, d. h. wie gut das Partikel mit der endosomalen Membran des LNP verschmelzen kann. Für eine längere Zirkulation können längere Fettsäureketten wie Polyethylenglycol-Distearoyl-Glycerin (DSG PEG 2000) verwendet werden. Die PEG-Konzentration beeinflusst auch die Partikelgröße. Der Einsatz von PEG kann jedoch die Produktion von Antikörpern bewirken, was die Wirksamkeit der Immunisierung beeinträchtigen würde.


• Neutrale/Anionische Lipide vermitteln strukturelle Stabilität und spielen eine Rolle bei der Bestimmung der Fusogenität und Biodistribution. 1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin. So wurde beispielsweise gezeigt, dass LNP, die 1,2-Dioleoyl-sn-Glycero-3-Phosphoethanolamin (DOPE) enthalten, das eine wichtige Rolle bei der endosomalen Freisetzung spielt, im Vergleich zu 1,2-Distearoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholin (DSPC) zu einer verstärkten Abgabe von mRNA an die Leber führen.⁵ Studienergebnisse lassen vermuten, dass diese Hilfslipide auch die stabile Verkapselung der RNA unterstützen.⁶


• Cholesterin wird verwendet, um die Dichte der Doppelschicht, die Fluidität und die Aufnahme (Raft-Bildung) der LNP zu modulieren. Zwar sind auf dem Markt sowohl tierische als auch synthetische Versionen von Cholesterin erhältlich, synthetisches Cholesterin bietet jedoch mehrere Vorteile, darunter eine höhere Reinheit, das Fehlen von tierischen Molekülen wie Prionen, Skalierbarkeit und eine hochgradig konstante Qualität.

Die aufgereinigte mRNA kann mit verschiedenen Techniken in das Verabreichungspartikel formuliert werden. Bei der üblicherweise angewandten Technik der Lösemittelinjektion werden Lipide erst in einem Lösemittel wie Ethanol und dann schnell mit Hilfe eines Querstrommischers oder eines mikrofluidischen Mischers in wässrigem Puffer mit niedrigem pH-Wert, der die mRNA enthält, gelöst, um die LNP herzustellen. Der Puffer mit niedrigem pH-Wert wird dann in einen neutralen Puffer diafiltriert und die Partikel werden durch Ultrafiltration konzentriert. Der TFF-Schritt muss schnell erfolgen, da Lipide bei niedrigem pH-Wert hydrolysiert werden können, was zur Bildung von Verunreinigungen wie Hydrolipiden führt, die die Struktur der Lipiddoppelschicht, die Stabilität der Formulierung und die Eigenschaften der Wirkstofffreisetzung beeinträchtigen können. Der Abbau der Lipide kann auch zu einer Vergrößerung der Partikel und damit zu deren Aggregation führen.

LNPs verfügen über eine sehr gute Stabilität, strukturelle Plastizität und einen optimaleren Gentransport als andere Trägersysteme. Sie erhöhen die Transfektionsrate im Vergleich zu nackter mRNA, ermöglichen die intravenöse Injektion ohne das Risiko des Abbaus durch im Blutkreislauf vorhandene RNasen sowie ein aktives Targeting, wenn spezifische Liganden eingebaut werden. Zu den Nachteilen von LNP gehört die Tatsache, dass sie eine Kühlkettenlogistik erfordern können. Darüber hinaus ist eine Sterilfiltration bei LNPs nicht immer möglich. In solchen Fällen müssen Alternativen wie Gammabestrahlung, Hitzesterilisation, Hochdrucksterilisation oder geschlossene Verarbeitung in Betracht gezogen werden.

Weitere Informationen zur mRNA-Formulierung finden Sie in unserem Whitepaper Aspekte bei der Weiterentwicklung einer Lipid-Nanopartikel-Formulierung für die klinische und kommerzielle Herstellung.

Überlegungen zur Skalierung

Bei der Skalierung des mRNA-Herstellungsprozesses sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen, die bei der Entwicklung von Verfahren in kleinem Maßstab im Vordergrund stehen sollten.

• Methoden mit Lösungsmittelextraktion und Fällungsschritten für die mRNA-Aufreinigung sind schwer zu skalieren. Die Verwendung gefährlicher Lösungsmittel ist nicht für GMP-Umgebungen geeignet und kann durch TFF oder Chromatographie ersetzt werden.


• Da mRNA innerhalb von Sekunden durch RNasen abgebaut werden kann, müssen alle Rohstoffe, Lösungen und Geräte, die mit dem Produkt in Kontakt kommen, frei von diesen Enzymen sein.


• Das geeignete Trägersystem trägt zur Wirksamkeit des Impfstoffs oder Therapeutikums bei und soll sorgfältig ausgewählt werden.


• Handelt es sich bei dem Endprodukt um einen großen mRNA-Komplex sollten Alternativen für die Sterilfiltration des Produkts geprüft werden.


• Außergewöhnliche Anforderungen an die Lieferkette (z. B. Kühlkette) sind ein nicht zu vernachlässigender Kostenfaktor. Daher sollte die Stabilität des Arzneimittels sorgfältig geprüft werden.

mRNA: EINE STRAHLENDE ZUKUNFT

Die mRNA-Technologie hat die Entwicklung von COVID-19-Impfstoffkandidaten mit beispiellosem Tempo und hervorragenden Wirksamkeitsraten ermöglicht. In Zukunft wird diese Technologie nicht nur die Impfstoffentwicklung revolutionieren, da sie eine schnelle Reaktion auf Seuchenausbrüche ermöglicht, sondern sie hat auch das Potenzial, als schnelle und flexible Plattform für Impfstoffe und Therapeutika zu dienen und damit einen Beitrag zur Erfüllung eines ungedeckten medizinischen Bedarfs zu leisten.

Damit dieser therapeutische Ansatz sein volles Potenzial entfalten kann, müssen jedoch innovative Lösungen, Fachwissen und Einfallsreichtum zusammenkommen, um eine einfache und robuste Plattform im Produktionsmaßstab zu schaffen. Mit unseren Produkten und Dienstleistungen und unserer fachkundigen Unterstützung möchten wir Ihnen den Entscheidungsprozess erleichtern und helfen, Ihren Weg zu einem erfolgreichen mRNA-Arzneimittelprodukt zu finden und die Herstellung von mRNA-basierten Impfstoffen und Therapeutika gemeinsam voranzutreiben.

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Literatur

1. Bancel S, Issa J, Aunins J. Ribonucleic acid purification (Patent No. WO2014152031A1).. [Internet]. Available from: https://patents.google.com/patent/WO2014152031A1/en

2. Kiesewetter A, Gupta A, Heinen‐Kreuzig A, Greenhalgh T, Stein A. 2023. Improved endotoxin removal using ecofriendly detergents for intensified plasmid capture. Biotechnology Progress. 39(6): https://doi.org/10.1002/btpr.3375

3. Bancel S, Issa J, Aunins J, Chakraborty T. 2014. Manufacturing methods for production of rna transcripts (Patent No. WO2014152027A1).. [Internet]. Available from: https://patents.google.com/patent/WO2014152027A1/en

4. Issa J, Barberio J, Aunins J, Aefyan N. Ion exchange purification of mRNA (Patent No. WO2014144767A1).. [Internet]. Available from: https://patents.google.com/patent/WO2014144767A1/en

5. Miao L, Li L, Huang Y, Delcassian D, Chahal J, Han J, Shi Y, Sadtler K, Gao W, Lin J, et al. 2019. Delivery of mRNA vaccines with heterocyclic lipids increases anti-tumor efficacy by STING-mediated immune cell activation. Nat Biotechnol. 37(10):1174-1185. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0247-3

6. Kulkarni JA, Witzigmann D, Leung J, Tam YYC, Cullis PR. On the role of helper lipids in lipid nanoparticle formulations of siRNA. Nanoscale. 11(45):21733-21739. https://doi.org/10.1039/c9nr09347h