La nuova tecnologia delle microsfere consente la commercializzazione

Le sfere per cromatografia di affinità progettate specificatamente per mRNA e FPLC eliminano le sostanze chimiche tossiche e purificano decine di grammi, eliminando un collo di bottiglia fondamentale

Prima che le terapie basate sull’mRNA possano essere prodotte in quantità adeguate per le sperimentazioni cliniche e la distribuzione commerciale, sarà necessario rimuovere un collo di bottiglia chiave: la purificazione dell’mRNA. I metodi esistenti di solito purificano solo pochi grammi di mRNA, non le decine di grammi o addirittura le decine di chilogrammi necessari. Per migliorare la purificazione dell'mRNA, Thermo Fisher ha sviluppato la POROS Oligo (dT)25 Affinity Resin. A differenza degli approcci di purificazione alternativi, la cromatografia con una resina a base di perle ha un'eccellente scalabilità. In particolare, la resina cattura selettivamente l'mRNA attraverso la coda poliadenilata utilizzando semplici passaggi di purificazione di acqua e sale. [Artur Plawgo/Getty Images]

Le terapie basate sull’mRNA sono catapultate in prima linea nella coscienza pubblica sotto forma di vaccini contro il virus SARS-CoV-2. Dopo questo successo, le terapie basate sull’mRNA vengono ora sviluppate per un numero sempre crescente di indicazioni e applicazioni che includono cancro, fibrosi cistica e malattie infettive, nonché terapie geniche e con cellule staminali basate sulla sostituzione o sull’editing genetico.

Tuttavia, il collo di bottiglia della purificazione deve essere risolto prima che queste terapie possano essere ampliate e prodotte in quantità adeguate per le sperimentazioni cliniche o la commercializzazione.

"Tradizionalmente, per purificare l'mRNA sono stati utilizzati strumenti e prodotti su piccola scala, come la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) a fase inversa, la precipitazione e, in alcuni casi, la cromatografia a base di cellulosa", afferma Sirat Sikka, scienziato delle applicazioni sul campo presso Thermo Fisher Scientific (Thermo Fisher). Questi metodi possono essere utilizzati per purificare pochi grammi di mRNA e sono adeguati per il lavoro al banco e per alcune applicazioni. L’ampliamento per le sperimentazioni cliniche e la commercializzazione, tuttavia, richiede la capacità di purificare decine di grammi o addirittura decine di chilogrammi di mRNA.

“In Thermo Fisher, abbiamo compreso l’importanza dell’mRNA e sapevamo, anche prima della pandemia, che l’mRNA sarebbe stato ampiamente utilizzato”, ricorda Sikka. Da allora, riviste scientifiche e di settore hanno citato le terapie a base di mRNA e i vaccini come progressi dirompenti che possono cambiare il futuro della medicina, la facilità di produzione e la capacità di individuare percorsi che altrimenti non sarebbero farmacologici. L’analista di settore Research and Markets prevede che il segmento globale delle terapie mRNA crescerà da 46,7 miliardi di dollari nel 2021 a 101,3 miliardi di dollari entro il 2026. Si tratta di un tasso di crescita annuo composto del 16,8%.

Per essere pronta a una crescita così rapida nello sviluppo dell’mRNA, Thermo Fisher ha iniziato a sviluppare una nuova resina per cromatografia di affinità per isolare e purificare l’mRNA molto prima che la tecnologia diventasse una “parola familiare”. Il team ha cercato di sviluppare una resina che consentisse un migliore recupero, una maggiore purezza e una migliore riproducibilità.

La POROS™ Oligo (dT)25 Affinity Resin, il prodotto risultante, è una perla porosa reticolata di poli(stirene-co-divinilbenzene) da 50 µm funzionalizzata con filamenti di deossitimidina (dT) che si legano all'mRNA tramite la coda poli-A ( una catena di nucleotidi di adenina) che si trova all'estremità dei tre primi di tutte le molecole di mRNA.

Una delle sfide è la dimensione dell’mRNA. Si tratta di una molecola di grandi dimensioni, di dimensioni pari o superiori a 20-50 nm, che varia con la lunghezza del costrutto e la composizione della soluzione, quindi può esserci una limitazione alla diffusione attraverso il mezzo cromatografico e, quindi, un ostacolo al trasferimento di massa, spiega Sikka. Poiché le sfere POROS™ hanno ampi pori, l'area superficiale disponibile per l'interazione tra la resina e la molecola di mRNA aumenta, portando ad una maggiore capacità. I pori di grandi dimensioni determinano inoltre una ridotta resistenza al trasferimento di massa, il che contribuisce a migliorare l’efficienza e la produttività del processo.

“La resina POROS Oligo (dT)25 Affinity Resin riduce al minimo la necessità di gestire solventi organici che vengono spesso utilizzati con i sistemi HPLC”, continua Sikka. “L’utilizzo di solventi organici in grandi volumi diventa un problema per la produzione”. Cita preoccupazioni sulla sicurezza relative allo smaltimento dei solventi nonché la necessità di adeguare le strutture per gestirli.