Forskare från University at Albany vid RNA-institutet har utvecklat en ny metod för att testa covid-19-vaccinets integritet som skulle kunna göra det möjligt för alla med grundläggande färdigheter i vaccinhantering att snabbt och effektivt upptäcka utgångna vacciner utan specialiserad labbutrustning.
Genom att använda laserhärledda signaler för att bedöma vaccinets stabilitet, kan metoden utföras på förseglade flaskor utan störningar av vaccinets terapeutiska effekter. Systemet kan ingå i en bärbar enhet för enkel transport och hantering.
Forskningen markerar ett viktigt framsteg inom mRNA-vaccinteknologi och presenterades på januari 2024 omslaget av Analytical Chemistry .
"Nuvarande metoder för att testa integriteten hos mRNA-baserade vacciner är destruktiva, tidskrävande, kostsamma och kräver högutbildad personal", säger samarbetspartnern Lamyaa Almehmadi, som ledde denna studie som doktorand. student vid UAlbanys RNA Institute och arbetar nu som postdoc vid MIT.
"Det finns ett otillfredsställt behov av en snabb och enkel metod för att testa stabiliteten hos mRNA-vacciner som distribueras till vaccinkliniker, medicinska kontor och apotek över hela världen. Så vitt jag vet är vår metod den första som möjliggör en in-situ, icke -destruktiv och reagensfri metod för mRNA-stabilitetsanalys i mRNA-baserade vacciner."
När de första mRNA-vaccinerna för covid-19 rullades ut uppstod snabbt oro kring vaccintransport och förvaring. Detta beror på att vaccinerna är beroende av aktiva mRNA-molekyler som kan brytas ned vid långvarig exponering för solljus och/eller temperaturer utanför intervallet minus 80 till minus 20 grader Celsius.
Även om mRNA-vacciner utgör speciella logistiska utmaningar, har den globala folkhälsogemenskapen framgångsrikt implementerat system för att upprätthålla optimala förhållanden för vaccinstabilitet. Med dessa system på plats kan den här nya metoden ge ett ytterligare lager av säkerhet för att garantera vaccinets stabilitet och stärka förtroendet för deras effektivitet.
Metoden använder ett unikt Raman-spektroskopiinstrument som utvecklats av UAlbanys Igor Lednev, Williams-Raycheff-professorn vid Institutionen för kemi. Tekniken går ut på att rikta en ultraviolett (UV) laser in i en vätska, vilket skapar spritt ljus som kan detekteras och analyseras och avslöjar kemiska signaturer.
Sedan dess uppfinning för cirka 20 år sedan har Lednevs labb anpassat tekniken, kombinerat med avancerad maskininlärning, för olika tillämpningar inklusive rättsmedicin och sjukdomsdetektering.
I den här senaste applikationen utvecklade Lednevs team ett sätt att upptäcka små förändringar i mRNA-struktur som indikerar förlust av terapeutisk funktionalitet.
"Vår metod fungerar genom att lysa en djup-UV-laser genom en injektionsflaska med vaccin och samla in det resulterande spridda ljuset", säger Almehmadi.
"Detta spridda ljus detekteras sedan av vårt instrument, och vår programvara bearbetar det för att ge RNA-signaturen, känd som Raman-spektrumet. mRNA-ramanspektret används sedan för RNA-nedbrytningsanalys. Testet är snabbt och tar vanligtvis bara några få minuter att slutföra."
Till skillnad från befintliga metoder som används för att testa vaccinstabilitet som kräver specialiserad utbildning och måste utföras i ett labb, kan denna metod innehållas helt i ett handhållet instrument. Det är också icke-invasivt, så det kan användas för att testa flera injektionsflaskor med vaccin, som, om de visar sig vara stabila, sedan kan administreras.
"Personer med grundläggande utbildning i att hantera vaccinflaskor och använda instrumentet skulle kunna använda vår metod effektivt i en mängd olika miljöer utanför ett labb", säger Almehmadi.
"Dessutom, med hjälp av avancerad programvara, kan processen för datainsamling och resultattolkning automatiseras, vilket gör den tillgänglig för ett bredare spektrum av användare."
"Tekniken som vi har utvecklat i den här studien är universell på flera viktiga sätt", säger Lednev.
"Det gör det möjligt att erhålla mRNA-spektrala egenskaper in situ utan att sönderdela vaccinkapseln. Det är också oförstörande; skulle testresultatet vara positivt kan vaccinet sedan användas för behandlingen. Av dessa skäl kan vår nya teknologi hitta många tillämpningar för testa stabiliteten hos olika mRNA-vacciner och mRNA-terapi i allmänhet."
Lednev noterar att detta arbete var ett samarbete, tvärvetenskapligt arbete som möjliggjorts med expertis från Alexander Shekhtman och Sergei Reverdatto, båda vid UAlbanys kemiavdelning, som designade och förberedde modellvaccinerna som användes i denna studie och genomförde biokemiska tester för att utvärdera vaccinets stabilitet.
Mer information: Lamyaa M. Almehmadi et al, In situ stabilitetstest för mRNA-vacciner baserat på djup-UV-resonans-ramanspektroskopi, Analytisk kemi (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c01761
Journalinformation: Analytisk kemi
Tillhandahålls av University at Albany
