Diane Medical Technology (Zhejiang) Co., Ltd.

新冠肺炎大流行导致在很短的时间内批准或批准了数量空前的新型疫苗。作为对大流行快速反应的一部分，一些相对较新的疫苗平台作为主要模式出现，包括mRNA疫苗。虽然对mRNA平台的研究已经进行了多年，但应对新冠肺炎大流行的紧迫性要求快速发展大规模生产和采用质量控制测试，以确保安全有效的疫苗。由于多家制造商生产类似的疫苗模式，合同制造商在扩大生产能力方面发挥着关键作用，因此建立了各种分析测试来评估疫苗质量。鉴于应对大流行的紧迫性、新冠肺炎疫苗的有限供应以及mRNA平台的新颖性，许多接受其他国家批准的疫苗的国家绕过了国内验收测试，转而接受原产国的测试结果。然而，随着世界疫苗开发和分发的步伐越来越正常，全球利益相关者必须就mRNA疫苗的质量达成一致。由于这项技术的成功广泛应用相对较新，因此在开发和制造过程中指导质量的监管指南和行业标准有限。缺乏标准对医药产品的开发是一个挑战，但疫苗尤其不稳定，因为它们是针对健康人群的。疫苗接种活动的成功取决于疫苗生产过程和控制策略，该策略可将可能造成不利影响的变异性和杂质降至最低，因为任何严重反应都会减少公众的支持和参与。2无论是在规模上还是在多个制造商之间，只有通过标准才能达到必要的质量。因此，开发商、制造商、监管机构和国家控制实验室需要公开的指南、方法和材料来帮助他们评估疫苗质量。为了满足这一新模式对标准的需求，美国药典（USP）召集疫苗专家确定mRNA疫苗的重要质量属性，并提出可用于评估mRNA疫苗产品的测试方法。由此产生的准则草案，mRNA疫苗质量分析程序，已发表供公众评论和反馈。除了在2022年4月的世界疫苗大会上分享这些指南外，美国药典还在3月与行业专家共同主办了一次会前研讨会，题为“美国药典标准支持全球社区新冠肺炎疫苗的质量”。本文总结了产品质量属性以及可用于确保疫苗质量的建议方法。mRNA疫苗的质量属性有许多不同类型的基于RNA的治疗方法，包括反义寡核苷酸、适体、小干扰RNA和微RNA，但信使RNA（mRNA）已成为疫苗以及治疗各种疾病（包括囊性纤维化和几种癌症）的主要方式。2对于选择mRNA疫苗平台的公司来说，最大的好处之一是实现了以前难以想象的生产时间表。过去，建立一种新疫苗的商业规模生产过程可能需要长达三年的时间。然而，在新冠肺炎大流行期间，制造商能够在SARS-CoV-2基因组公布后的几周内选择抗原，优化其遗传密码，并生产临床批次的mRNA疫苗。使用无细胞工艺和一次性平台，消除了净化和维护的停机时间，加快了时间进度。此外，所有这些步骤都可以在一个单一的GMP生产设施中完成，消除了设施之间运输原料药所增加的时间和风险。一旦该过程启动并运行一种mRNA疫苗，它就可以用于生产针对新靶点（新变体或新疾病）的疫苗，只需对过程和配方进行少量更改，因为无论疾病靶点如何，大多数关键质量属性（CQA）都保持不变。为新冠肺炎mRNA疫苗开发的许多相同的分析方法可以应用于未来的疫苗和其他疾病的治疗。这种重叠加快了新疫苗和疗法的开发，因为它减少了创建内部质量控制标准所需的资源。这些益处取决于牢固建立的mRNA平台的CQA，以及支持CQA稳健测量的适当方法和标准。尽管在过去几年里，所有的努力都致力于mRNA疫苗，但该平台的CQA和测试方法并不像其他类型的疫苗那样定义明确。与细胞内生产的大多数其他疫苗和生物疗法不同，mRNA的生产是无细胞的，并使用一系列酶和/或化学反应。无细胞制造平台，加上mRNA与传统蛋白疫苗的生化性质不同，导致了几种独特的mRNA CQA。美国药典关于mRNA质量属性和检测方法的指南草案将使人们对mRNA质量的总体属性有一个共同的理解，这反过来将有助于加快产品开发，并加强疫苗产品的质量和一致性。mRNA疫苗原料药的CQA总结在表1.3中。下面更详细地讨论了一些考虑因素和CQA。表1.mRNA疫苗质量的关键质量属性（CQA）和分析程序mRNA原料药身份的确认基于对mRNA核苷酸序列的分析，需要能够区分无关的mRNA以及序列的任何特定变化，以解决疾病变体。可以使用多种不同的技术来评估身份，包括下一代测序、桑格测序和基于PCR的方法。mRNA具有几个独特的结构特征，必须对其进行评估，以确保原料药的质量和一致性。真核mRNA带有一个5'帽，可以提高mRNA的稳定性和转化为蛋白质的效率。同样，mRNAs包含一个poly-a尾巴，它可以改变长度并影响稳定性和蛋白质表达。5'帽和poly-A尾的长度和分布对于确保mRNA和产生的蛋白抗原的质量和一致性很重要。还必须考虑无细胞合成步骤中的杂质。基于细胞的生产系统的杂质包括宿主细胞成分，而mRNA杂质包括核苷等原材料以及合成中使用的辅助材料，如酶的残留杂质、封盖试剂和提取过程中使用的乙醇。还必须考虑与产品相关的杂质，如dsRNA和截短或不完全封盖的mRNA。USP指南草案的第一版侧重于原料药，但mRNA原料药并不是唯一需要考虑的成分。使用脂质纳米粒（LNP）进行包裹，使mRNA疫苗的传递成为可能。LNPs增强mRNA的稳定性，促进细胞内传递和释放，并使开发者对免疫识别和细胞向性有更精细的控制。因此，mRNA的封装效率也是一个CQA，需要分析几个参数，包括界面电荷、脂质含量/组成、封装效率和mRNA构象。然而，LNP在药品制造方面没有先例，因此评估其CQA的方法和分析方法仍在不断发展。虽然准则初稿没有包括对LNP的分析，但正在考虑根据公众意见制定未来版本。效力是mRNA药物产品的另一个CQA，未包含在最初的指南草案中。虽然效价测试将针对特定产品，但效价大致取决于两个功能：细胞摄取mRNA和将mRNA翻译成编码抗原。通常通过测量细胞系中的蛋白质表达或无细胞分析中mRNA的体外翻译来评估效力。关于mRNA疫苗效力检测的作用，仍存在一些争议。虽然效价分析不一定是疗效指标，但体外分析通常被认为是评估生产一致性和疫苗稳定性的有用方法。鉴于mRNA疫苗的新颖性，关于体外物理化学特性和功能如何反映体内效力的知识仍在不断发展。例如，在3月7日的网络研讨会和小组讨论中讨论的一个挑战是可以修改mRNA序列的脂质降解物和杂质。4脂质修饰的mRNA将无法通过评估基因和蛋白质表达的功能分析，但修饰发生率很低，用大多数标准分析技术进行分析时，它看起来是正常的，因此需要特定的分析方法来检测脂质修饰的核苷。达成共识公共标准是稳健的全球质量环境的基础，通过提高生产过程的可预测性和可靠性来帮助制造商。然而，新的疫苗平台因缺乏对CQA的共识、关于检测策略的信息有限以及缺乏标准化方法而受到困扰。为了应对这些挑战，美国药典正在努力确定分析程序和最佳实践，以支持mRNA疫苗在整个开发和制造过程中的质量评估。实现这一目标需要大量合作，这就是为什么美国药典从学术界、工业界和监管机构招募了数十名独立志愿者专家，分享他们在疫苗检测策略、标准化方法和CQA方面的不同知识和观点。建立知识库并就CQA和分析方法达成共识是一个多步骤的过程。美国药典首先开发了质量评估工具包，提供与疫苗相关的测试的一般信息，并参考适用的美国药典通用章节和其他资源。此处提供了新冠肺炎疫苗质量评估工具包，用于导航支持开发和验证用于评估新冠肺炎疫苗质量属性的分析的文件标准。除了总结所有疫苗通用测试的工具箱外，该超链接还提供了mRNA、病毒载体、灭活和亚单位疫苗的平台专用工具箱。美国药典基于平台的指南支持通过逐步程序测试质量属性，以支持mRNA疫苗的质量评估。自2022年2月发布mRNA指南草案以来，已收到来自全球制造商、监管机构、供应商、测试实验室和学术研究人员的各种意见，USP将对其进行评估，以将其纳入下一次的指南迭代中。关于作者：黛安·麦卡锡博士是美国药典全球生物制品部科学和标准高级主管。在过去几年中，Diane领导了一个团队，致力于开发新标准，以帮助解决生物技术行业在不同领域的共同瓶颈，包括疫苗、单克隆抗体以及细胞和基因治疗。她还监督生物制品文献和物理参考标准的制定和维护。在加入USP之前，Diane曾在几家小型CRO工作，专注于使用质谱技术表征生物、宿主细胞蛋白和生物标记物。参考文献Verdecia, M. et al. COVID-19 vaccine platforms: Delivering on a promise? Human Vaccines & Immunotherapeutics, 1-21, doi:10.1080/21645515.2021.1911204 (2021).Azarpanah, H., Farhadloo, M., Vahidov, R. & Pilote, L. Vaccine hesitancy: evidence from an adverse events following immunization database, and the role of cognitive biases. BMC Public Health 21, 1686, doi:10.1186/s12889-021-11745-1 (2021).Damase TR, Sukhovershin R, Boada C, Taraballi F, Pettigrew RI, Cooke JP. The Limitless Future of RNA Therapeutics. Front Bioeng Biotechnol. 9. (2021) doi:10.3389/fbioe.2021.628137Packer, M., Gyawali, D., Yerabolu, R., Schariter, J. & White, P. A novel mechanism for the loss of mRNA activity in lipid nanoparticle delivery systems. Nat Commun 12, 6777, doi:10.1038/s41467-021-26926-0 (2021).