Un merecido foco de atención se centra en las vacunas de ARNm, con recientes Premio Nobel elogios otorgados a Katalin Karikó y Drew Weissman por su investigación fundamental que permitió el desarrollo rápido y eficaz de una vacuna durante la pandemia de covid. A medida que la investigación de vacunas de ARNm se acelera en aplicaciones más allá de la inmunización contra el covid, las herramientas que permiten a los científicos mejorar sus métodos de fabricación son cada vez más cruciales. Hasta hace poco, los fabricantes de vacunas dependían en gran medida de técnicas como electroforesis en gel y cromatografía líquidaque los investigadores adoptaron por primera vez para las vacunas y productos farmacéuticos a base de proteínas que ocupaban un lugar central antes de la pandemia.¹ Aunque robustos y confiables, estos métodos de control de calidad requieren mucho tiempo y son costosos para analizar productos de vacunas de ARNm.

«Durante la pandemia, obviamente debido a la velocidad acelerada, muchos de esos procesos simplemente se heredaron de los flujos de trabajo tradicionales de los fabricantes», explicó Timothy Mercer, biólogo de ARN de la Universidad de Queensland que dirige una instalación de fabricación de ARNm basada en investigaciones de biología sintética, genómica y transcriptómica. «El producto en sí se movió mucho más rápido que el ecosistema que lo rodea, que ahora está en proceso de ponerse al día».

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El producto en sí se movió mucho más rápido que el ecosistema que lo rodea, que ahora está en proceso de ponerse al día.
-Timothy Mercer, Universidad de Queensland

Para Mercer, incorporar métodos de secuenciación a ese ecosistema fue una solución intuitiva para mejorar los análisis de control de calidad. Los científicos ajenos al campo de la fabricación de vacunas utilizan con frecuencia la secuenciación para analizar aspectos del ADN y biología del ARNincluida la expresión genética, la poliadenilación del ARN o colas poli(A) y modificaciones químicas postranscripcionales que afectan la estabilidad del ARN y la activación inmune.²

En el último trabajo de Mercer publicado en Comunicaciones de la naturalezasu equipo desarrolló un método simplificado llamado VAX-seq para analizar vacunas de ARNm mediante secuenciación de nanoporos de lectura larga.³ Su método mide atributos clave de calidad de la vacuna en diferentes pasos de fabricación, incluida la identidad, la integridad y la contaminación de la secuencia.

Los investigadores investigaron y compararon varios enfoques de secuenciación, incluida la secuenciación de lectura corta y larga del ADNc que generaron a partir de la vacuna de ARNm y la secuenciación directa de ARN con tecnología de nanoporos de lectura larga. El equipo de Mercer analizó eficazmente las secuencias de vacunas con cada técnica e identificó la secuenciación de lectura larga basada en ADNc como el mejor enfoque para medir la calidad de las vacunas. A diferencia de los métodos de lectura corta, la secuenciación de nanoporos de lectura larga fue eficaz para ARNm fragmentados y de longitud completa, lo que proporcionó información sobre la degradación del ARNm. «Debido a que estás secuenciando la molécula completa, no solo estás determinando cuál es la secuencia de esa molécula, sino que también estás diciendo que es una molécula funcional de longitud completa», dijo Mercer. «Esa es una métrica de calidad adicional, que es realmente clave para la actividad farmacéutica real de esa muestra de ARNm en particular».

Esta ventaja se alinea con las fortalezas conocidas de la secuenciación de lectura larga. «Creo que los métodos que han ideado son muy actuales y interesantes». dicho Cynthia Burrows, un químico de la Universidad de Utah que es experto en ácidos nucleicos y que no participó en el estudio. “Como científico, lo que querrías saber es si la mayoría de tus hebras son de longitud completa o si se ha abortado alguna síntesis. ¿Todos tienen la cola poli(A) al final? Este es el tipo de cosas que aborda el documento”.

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Aunque el equipo de Mercer encontró que la secuenciación del ADNc es más confiable que la secuenciación directa del ARN, esperan que la secuenciación del ARN de lectura larga continúe siendo una herramienta de investigación útil para el desarrollo de vacunas de ARNm. Por ejemplo, Burrows y otros investigadores ya han utilizado la secuenciación directa de ARN para investigar las propiedades de los nucleósidos. modificaciones,⁴ como la modificación de pseudouridina en las vacunas de ARNm que le valieron a Katalin Karikó y Drew Weissman reconocimiento nobel. “Eso estaba muy adelantado a su tiempo, y las batallas que se libraron allí para seguir avanzando y mantener la ciencia en marcha de modo que, de repente, cuando realmente necesitábamos vacunas de ARNm, estaban ahí para ayudarnos. Esa es una historia fenomenal”, dijo Burrows.

La secuenciación de vacunas de ARNm es otro capítulo importante de esa historia, que hace avanzar la ciencia al conectar los avances técnicos con avances traslacionales. Helen Gunter, becaria postdoctoral en el laboratorio de Mercer que encabezó este trabajo, ya está ampliando las aplicaciones de control de calidad del pasado de VAX-seq colaborando con otros laboratorios de investigación en toda Australia. «Está empezando a comprender muy bien todos estos diferentes sistemas modelo, todas estas diferentes células, sobre la diversidad de formas en que la entrada, el ARN, es realmente absorbido por la célula, procesado y expresado», dijo Mercer. . «Creo que desde esa perspectiva biológica, la secuenciación es una herramienta realmente útil».

Referencias

1. Rosa SS, et al. Fabricación de vacunas de ARNm: desafíos y obstáculos. Vacuna. 2021;39(16):2190-200.
2. Baronti L, et al. Una guía para la preparación de muestras de ARN a gran escala. Anal Bioanal Química. 2018;410(14):3239-52.
3. Gunter HM, et al. Análisis de la calidad de la vacuna de ARNm mediante secuenciación de ARN. comuna nacional. 2023;14(1):5663.
4. Fleming AM, Burrows CJ. La secuenciación de nanoporos para N1-metilpseudouridina en ARN revela una discriminación dependiente de la secuencia del nucleótido trifosfato modificado durante la transcripción. Res de ácidos nucleicos. 2023;51(4):1914-26.