Xiaopeng Xu
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Xiaopeng Xu

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疫苗设计

Xiaopeng Xu included in Technology
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背景

  1. 背景：

    1. 我们已经和利雅得的医院合作，获取到病人的康复期血液。包括血清和其中的血细胞 PBMC。

    2. 目前已经和剑桥合作开发mRNA疫苗，对方已经开发了两年，并且有相关得技术积累。

    3. 会与剑桥和荷兰的合作方一起开发，知识产权共享。

    4. 核心包括两条路线，一条依赖于剑桥，需要向他们学习设计和生产疫苗，这边提供经费。另一条自研，会根据自己得设计，实验并获得反馈。争取快速学习并开发出疫苗。其中生产制造环节，将依赖于剑桥那边的生产方。

    5. 生产制造环节的核心需求是，获得中国国内的报价，以和英国那边比价。在此过程中，争取自己得自主权。

    6. 目标是设计通用的 beta-coronavirus 疫苗， 2 个疫苗将用与临床研究。

    7. 每个疫苗，30 个临床前动物试验，一期临床 30 个受试者，二期临床约200个。共约260个样本，剂量根据此测算。

    8. 单剂疫苗的量 Pfizer BioNTech 0.3 mL/30 ug，Moderna 0.25 mL/25 ug (50ug)。

  2. 技术细节：

    1. 自己设计的 epitope 约 5 个左右，每个6-12 AA，对应 18-36个核酸。

    2. 生产制造的输入是设计好的核酸序列，输出是直接包好的疫苗，包含载体（vector）、Cap、辅助剂和递送系统。

    3. 目标产量：2x260x50 ug = 26 mg, 每个疫苗 13 mg。纯 mRNA 合成，预估报价 1万美金左右。

WestGen 维斯津

标准流程：

  1. mRNA 序列设计，优化多种属性，包括疫苗的免疫致病性 vaccine immunogenicity， 稳定性stability 和表达水平 expression efficiency

  2. 表达载体 delivery cariers：优化载体的特异性 specificity，稳定性 stability 和安全性 safety。

  3. 生产制造：实施高效的生产流程和质量控制体系，确保mRNA药物的一致性和质量。

WestGene 技术突破：

  1. 一种新的 5’-UTR，新型免疫增强剂 (Immuno-enhancer, IE)

    1. 实现高效翻译、延长 mRNA 半衰期并增强蛋白质表达。

  2. 新脂质、新配方和创新递送载体 delivery carriers

    1. 安全、高效、稳定突破专利限制

  3. 新型智能制造装备的发明

    1. 高效且质量均衡的生产

5’-UTR 设计

  1. 创新机器学习算法 Smart5UTR

一种新型 5’-UTR 结构，可加速翻译起始、延迟 mRNA 降解并增强蛋白质表达https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032205875.png

Tang X and Song X*, et al. 2023, submitted (SCI)

新型免疫增强剂 (IE)

  1. 加速抗原处理

  2. 增强对CD4+/CD8+ T细胞的抗原呈递

  3. 提高抗肿瘤免疫治疗活性

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mRNA递送载体 – LNP 的新型可电离脂质

  1. 包含多个N的新结构，拥有独立 IP

  2. 与单N结构相比，多N结构与mRNA结合时需要更小的剂量

https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032211685.png Chen K and Song X*, et al. Adv Funct Mater, 2022(SCI, IF=19.9)

Fan N and Song X*, et al. Sci Adv, 2022(SCI, IF=14.96)

He C and Song X*, et al. Nat Comm, 2022(SCI, IF=17.69)

mRNA递送载体 – LNP新配方

  1. 开发中央组合设计，利用应用数学快速优化体内有效配方。

  2. 直接体内筛选，优化配方，调节器官分布，使mRNA能够输送到靶器官/细胞。

https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032214586.png Zheng Q and Song X*, et al. Adv Func Mater, 2021(SCI, IF=18.8)

mRNA递送载体 – 新型阴离子纳米载体（ACN）

  1. 采用市售辅料，仅两种成分

  2. 拥有自主知识产权

  3. 更好的安全性和更高的翻译效率

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https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032219871.png Duan X and Song X*, et al. Acta Pharm Sin B, 2022(SCI, IF=14.9)

GenScript 金斯瑞

加速 mRNA 研究的集成平台

让您的 mRNA 生产变得更容易！

不同类型的 mRNA

  1. 常规线性mRNAhttps://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032222495.png

  2. 自我扩增 mRNAhttps://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032224223.png

  3. 环状mRNAhttps://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032225713.png

mRNA 生产流程

  1. mRNA 模板设计和 DNA 合成

  2. 质粒克隆

  3. 质粒验证

  4. 线性化质粒DNA

  5. IVT RNA 合成和纯化

  6. 质量控制 QC

  7. LNP 包装和 QC测试

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传统线性 mRNA 服务

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mRNA 优化

  1. 密码子优化：稀有密码子、富含GC、二级结构等

  2. UTR 优化：天然 UTRs 或者 IP 保护的 UTR

  3. PolyA tail 优化：长度影响 mRNA 表达，>80As 效果更好

  4. mRNA capping，cap 1 使用最多。GenScript 可达到 97.73%的加帽比例

  5. mRNA 碱基修饰，包括 Ψ(Pseudo-U)、N1-methyl-Ψ、m5 C等。可降低核酸酶降解并提升固有免疫原性

mRNA 纯化

包括三个等级，基础纯化，Oligo-dT 纯化和dsRNA 去除。

  1. 基础纯化 （RUO）

    1. 柱纯化或TFF以确保mRNA的高纯度

    2. 未检测到 NTP、蛋白质残留

  2. Oligo-dT 纯化面向临床前研究

  3. dsRNA 去除为可选项，可选择添加

服务详情

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质量控制和规格

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周期

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价格

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标准mRNA 产品目录

GenScript 现在提供流行的 mRNA 作为现成产品，可在 5 个工作日内快速交付、大规模订单以及与定制服务的捆绑选项。

  • 支持 eGFP、eSpCas9、mCherry、Sleeping Beauty SB-100 和 F-Luc等

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环状 RNA 服务

简介

https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032241562.png CircRNA是一类新型功能性 RNA 分子。它是一种单链 RNA，形成共价闭环。 长期以来，它们被认为是异常剪接副产品。

  • 可以是不编码或编码蛋白质。

  • 合成的 circRNA 已被设计用于探索其作为一类新型 mRNA 疗法的应用。

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CircRNA领域的快速进展

应用：

  1. 编码 CircRNA 的蛋白质作为治疗剂和疫苗：

    1. 稳定性更好，表达持续时间更长

    2. 更高的蛋白质表达（通过滚环翻译重新接合核糖体）

    3. CircRNA-LNPs 比线性 mRNA-LNPs 具有更好的热稳定性

  2. 非编码合成 CircRNA 作为治疗药物：

    1. miRNA/蛋白质海绵

    2. siRNA

    3. 引导性RNA

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金斯瑞环状RNA平台

  1. 质粒设计到生产

    1. 设计用于生产环状RNA的组件的质粒，在环状RNA序列的3’端后带有限制性酶位点

  2. IVT 和环化

    1. 针对高完整性和高环化效率而优化反应环境

  3. 纯化

    1. 专有的 HPLC 纯化可去除前体和带切口的环状 RNA。

  4. 最终质量控制

    1. binding质量控制和定制支持

案例研究：LNP 包装的 circRNA 用于体内抗原递送

circRNA-LNP 的单次免疫可诱导小鼠产生特异性抗体。

  • LNP 封装的 circRNA。

  • 不加佐剂，肌肉注射。

  • 单次免疫。

  • 免疫前血清没有非特异性结合信号。

  • 检测到的稳定细胞系为CHO-GOI。

服务详情

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  • 环化效率高，表达更好

    • 一流的环化效率： 专有 HPLC 纯化的 CircRNA 纯度达到 >90%

    • GS circRNA（HPLC 纯化）表达的 GFP 显着高于已发表方法。

    • 环状 RNA 的纯度对其表达至关重要。

  • circRNA 半衰期更长

    • GS 环状 EGFP mRNA 在 HEK293T 细胞中的表达时间比线性 EGFP mRNA 更长

    • circEGFP组转染13天后即可检测到一定水平的EGFP表达

  • 与 Cap1 mRNA 相比，circRNA 的免疫原性较低

周期

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价格

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质量控制和规格

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自我扩增 mRNA （samRNA）生产

定制 samRNA 服务包

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samRNA的纯化

通过层析纯化方法可以获得高质量的自扩增mRNA。

纯化对 samRNA 表达的影响

层析纯化的自扩增EGFP在HEK293T细胞中比LiCl沉淀有更好的表达。

samRNA的碱基修饰

碱基修饰也适用于samRNA，但应谨慎选择，否则会影响samRNA的表达。

LNP 包装的 samRNA 用于体内抗原递送

  • LNP 封装的 samRNA

  • 无佐剂，肌肉注射

  • 免疫一次

  • 免疫前血清无非特异性结合信号

  • 检测到的稳定细胞系为CHO-GOI

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服务详情

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周期

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价格

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质量控制和规格

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LNP 平台

LNP生产过程的关键阶段

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  1. 溶液制备

    1. 有效负载：缓冲和温度

    2. 脂质：成分、溶剂、温度

  2. LNP制造

    1. 微流控芯片、流量及比例、稀释、温度

  3. 缓冲液交换和 LNP 浓度

    1. 离心或 TFF：

    2. 超滤离心或TFF、膜类型、截留分子量MWCO、时间、体积、温度

  4. 无菌过滤

    1. 过滤装置、孔径类型和尺寸、温度

不同种类 mRNA 的 LNP 测定

https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032305977.png https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032307401.png 金斯瑞自产的LNP产品在多种mRNA封装中表现出良好的性能。

  • 封装效率：Ribogreen 测定。

  • 粒度分布：通过动态光散射设备 (Malvern Zetasizer Pro) 测量

LNP 包装的 mRNA 在细胞中的表达

线性 mRNA

EGFP-LNP 和 Fluc-LNP 在 HEK293T 细胞中具有优异的体外表达性能

Fluc-LNP 4℃ 3 个月（M3）后稳定性良好

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samRNA

  • LNP 制剂可用于 samRNA 封装

  • LNP对samRNA的转染效率远高于Lip2000

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案例研究：使用 LNP 进行 CRISPR-Cas9 编辑

  • 配方：SM102

  • 负载信息：TRAC-sgRNA-SafeEdit 和 eSpCas9

  • LNP 的 QC 结果

    • 尺寸：88.09纳米

    • PDI：0.1175

    • 效率：94.60%

    • 有效负载浓度：99.80 μg/mL

  • 体外验证

    • 细胞类型：HEK293T

    • 收获时间：48小时

  • 编辑效率

    • ICE 分析：97%

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mRNA LNP 服务详情https://xux-zotero-img.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/20260613032322968.png

周期

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价格

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质量控制和规格

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为什么选择金斯瑞IVT mRNA？

一体化生产流程

  • 基因合成和IVT由金斯瑞进行

  • 最大限度地减少您从多个供应商采购材料的需求； 降低供应链问题的风险

拥有制造定制解决方案的经验

  • 金斯瑞定期为生物制药、学术界和工业界生产定制核酸（基因、质粒制备、向导RNA、HDR有效负载等）

  • 20 年全球供应链经验（美国、中国、欧盟、亚太地区）

Updated on Sep 11, 2023
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