Utilizzando segnali derivati ​​dal laser per valutare la stabilità del vaccino, il metodo può essere eseguito su fiale sigillate senza interrompere gli effetti terapeutici del vaccino. Il sistema potrebbe essere contenuto in un'unità portatile per un facile trasporto e movimentazione.

La ricerca segna un importante progresso nella tecnologia dei vaccini a mRNA ed è stata presentata sulla copertina di gennaio 2024 di Analytical Chemistry .

"Gli attuali metodi per testare l'integrità dei vaccini basati su mRNA sono distruttivi, richiedono molto tempo, sono costosi e richiedono personale altamente qualificato", ha affermato la collaboratrice Lamyaa Almehmadi, che ha condotto questo studio come dottorato di ricerca. studente presso l'RNA Institute di UAlbany e ora lavora come postdoc al MIT.

"Esiste un bisogno insoddisfatto di un metodo rapido e semplice per testare la stabilità dei vaccini mRNA distribuiti alle cliniche vaccinali, agli studi medici e alle farmacie in tutto il mondo. Per quanto ne so, il nostro metodo è il primo a consentire un'analisi in situ, non -approccio distruttivo e privo di reagenti per l'analisi della stabilità dell'mRNA nei vaccini a base di mRNA."

Quando furono lanciati i primi vaccini mRNA per il COVID-19, emersero rapidamente preoccupazioni riguardo al trasporto e allo stoccaggio dei vaccini. Questo perché i vaccini si basano su molecole di mRNA attive che possono degradarsi con l'esposizione prolungata alla luce solare e/o a temperature esterne all'intervallo compreso tra meno 80 e meno 20 gradi Celsius.

Sebbene i vaccini a mRNA pongano sfide logistiche particolari, la comunità sanitaria pubblica globale ha implementato con successo sistemi per mantenere le condizioni ottimali per la stabilità del vaccino. Con questi sistemi in atto, questo nuovo metodo può fornire un ulteriore livello di garanzia per garantire la stabilità dei vaccini e rafforzare la fiducia nella loro efficacia.

Utilizzo dei laser per valutare la stabilità del vaccino

Il metodo utilizza uno strumento di spettroscopia Raman unico sviluppato da Igor Lednev di UAlbany, il professore dotato di Williams-Raycheff presso il Dipartimento di Chimica. La tecnica prevede il puntamento di un laser ultravioletto (UV) in un liquido, che crea luce diffusa che può essere rilevata e analizzata, rivelando tracce chimiche.

Dalla sua invenzione, circa 20 anni fa, il laboratorio di Lednev ha adattato la tecnologia, combinata con l'apprendimento automatico avanzato, per varie applicazioni, tra cui la scienza forense e il rilevamento delle malattie.

In quest'ultima applicazione, il team di Lednev ha sviluppato un modo per rilevare piccoli cambiamenti nella struttura dell'mRNA che indicano una perdita di funzionalità terapeutica.

"Il nostro metodo funziona facendo brillare un laser UV profondo attraverso una fiala di vaccino e raccogliendo la luce diffusa risultante", ha affermato Almehmadi.

"Questa luce diffusa viene quindi rilevata dal nostro strumento e il nostro software la elabora per produrre la firma dell'RNA, nota come spettro Raman. Lo spettro Raman dell'mRNA viene quindi utilizzato per l'analisi della degradazione dell'RNA. Il test è rapido e in genere richiede solo pochi minuti per il completamento."

Tecnologia compatta per migliorare l'accessibilità

A differenza dei metodi esistenti utilizzati per testare la stabilità del vaccino che richiedono una formazione specializzata e devono essere condotti in laboratorio, questo metodo può essere completamente contenuto in uno strumento portatile. Inoltre, non è invasivo e potrebbe quindi essere utilizzato per testare più fiale di vaccino che, se risultate stabili, potrebbero essere somministrate.

"Gli individui con una formazione di base nella gestione delle fiale di vaccino e nell'utilizzo dello strumento potrebbero utilizzare il nostro metodo in modo efficace in una varietà di contesti al di fuori di un laboratorio", ha affermato Almehmadi.

"Inoltre, con l'assistenza di software avanzati, il processo di raccolta dei dati e di interpretazione dei risultati può essere automatizzato, rendendolo accessibile a una gamma più ampia di utenti."

"La tecnologia che abbiamo sviluppato in questo studio è universale sotto molti aspetti importanti", ha affermato Lednev.

"Permette di ottenere caratteristiche spettrali dell'mRNA in situ senza disintegrare la capsula del vaccino. Inoltre è non distruttivo; se il risultato del test fosse positivo, il vaccino potrebbe quindi essere utilizzato per il trattamento. Per questi motivi, la nostra nuova tecnologia potrebbe trovare numerose applicazioni per testare la stabilità di vari vaccini a mRNA e di terapie a base di mRNA in generale."

Lednev osserva che questo lavoro è stato uno sforzo collaborativo e interdisciplinare reso possibile dall'esperienza di Alexander Shekhtman e Sergei Reverdatto, entrambi del Dipartimento di Chimica di UAlbany, che hanno progettato e preparato i vaccini modello utilizzati in questo studio e condotto test biochimici per valutare la stabilità del vaccino.