Un groupe de recherche du Japon a développé une méthode pour produire des vaccins à ARNm hautement actifs à haute pureté en utilisant un capuchon unique pour séparer facilement l’ARNm coiffé souhaité. Cette technique « Purecap » a extrait jusqu’à 100 % d’ARNm de type Cap2 pur, ce qui a montré une production 3 à 4 fois supérieure de la protéine qui stimule le système immunitaire. Ces résultats ouvrent la possibilité de vaccins plus purs avec un risque moindre d’inflammation causée par des impuretés. Leurs conclusions ont été publiées dans Communication Nature.
Les vaccins à ARNm ont été utilisés avec succès comme thérapie contre les variantes du coronavirus. Cela a donné aux chercheurs de l’espoir pour leur utilisation future comme vaccin contre le cancer. Cependant, la pureté des vaccins entrave cet objectif car les impuretés peuvent déclencher le système immunitaire. Cela peut provoquer une inflammation autour du site d’injection, un effet secondaire courant de la vaccination.
Les impuretés dans les vaccins à ARNm sont souvent introduites au stade du coiffage. Au cours de cette étape, une structure de coiffe est ajoutée qui améliore la traduction de l’ARNm et le protège et le stabilise. Les capuchons ne peuvent être ajoutés qu’à l’ARNm simple brin, donc idéalement, un vaccin devrait contenir 100% d’ARNm simple brin pur. Cependant, des doubles brins indésirables d’ARNm peuvent être présents, réduisant sa pureté.
Comme les ARNm simple et double brin ont des propriétés différentes, ils peuvent être séparés à l’aide d’une technique appelée chromatographie liquide haute performance en phase inversée (RP-HPLC). Cette technique sépare les ARNm sur la base de leur hydrophobicité ou hydrophilie, c’est-à-dire leur répulsion ou attraction pour l’eau.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Hiroshi Abe (il, lui), le professeur assistant du projet Masahito Inagaki (il / lui) et le professeur associé du projet Naoko Abe (elle, elle) de la Graduate School of Science de l’Université de Nagoya, en collaboration avec Tokyo Medical and Dental University, a utilisé une méthode PureCap unique pour introduire une étiquette hydrophobe au stade du bouchage. L’ARNm marqué a été facilement séparé au stade RP-HPLC. L’étiquette a ensuite été facilement retirée par traitement à la lumière, ce qui a donné un vaccin pur à 98%-100%.
« Nous étions très enthousiasmés par le résultat lorsque nous avons vu sur le graphique que le processus RP-HPLC avait complètement séparé les ARN coiffés et non coiffés », a déclaré Hiroshi Abe. « Pour un ARNm de coronavirus, qui a une longueur de 4247 bases, nous avons utilisé avec succès la méthode PureCap pour produire de l’ARNm coiffé avec une pureté supérieure à 98%. »
Le groupe de recherche a porté une attention particulière à un groupe de structures de coiffe qui existent dans les cellules animales et végétales, appelées Cap0, Cap1 et Cap2. Bien que Cap2 se trouve dans les cellules animales et végétales, l’évaluation de sa fonction a été difficile car il n’y avait aucun moyen d’obtenir de l’ARNm coiffé pur pour assurer un test équitable.
« La structure Cap utilisée dans les vaccins à ARNm a jusqu’à présent été limitée aux types Cap0 et Cap1. Cependant, nous avons utilisé notre technique pour fabriquer des structures de type Cap0, Cap1 et Cap2 », a déclaré Abe. « Les ARNm de type Cap0, Cap1 et Cap2 hautement purifiés synthétisés à l’aide de la méthode PureCap ont montré une activité immunostimulatrice inférieure à celle des ARNm synthétisés à l’aide de techniques conventionnelles montrant leur utilisation potentielle dans les produits pharmaceutiques. »
Comme les virus produisent principalement l’ARNm de Cap1, le système immunitaire est moins stimulé par Cap2. Cela suggère qu’un vaccin qui utilise Cap2 serait moins susceptible de provoquer des effets secondaires indésirables tels qu’une inflammation lorsqu’il est injecté. Cependant, il serait toujours capable de créer des protéines virales lors de la transcription qui rendraient le vaccin efficace.
Le groupe a utilisé Purecap pour créer l’ARNm de Cap2 et a analysé sa capacité de synthèse protéique. Ils ont découvert que l’ARNm de Cap2 produisait 3 à 5 fois plus de protéines que l’ARNm de Cap1, ce qui renforcerait la réponse immunitaire. Ils ont également montré que leurs ARNm de type Cap2 provoquaient une moindre stimulation de la réponse inflammatoire que les ARNm synthétisés par les techniques conventionnelles.
« Les méthodes conventionnelles de production de vaccins à ARNm ne pouvaient pas préparer d’ARNm coiffé avec une grande pureté, ce qui soulève des inquiétudes concernant la synthèse réduite des protéines et les réactions inflammatoires dérivées d’impuretés », a déclaré Abe. « La méthode PureCap résout ces problèmes en purifiant sélectivement uniquement l’ARNm coiffé. De plus, la structure de type Cap2 créée à l’aide de cette technique est plus efficace dans la synthèse des protéines et moins irritante pour le système immunitaire. Cette technique a le potentiel d’améliorer la sécurité et l’efficacité des vaccins à ARNm. Il s’agit d’une avancée révolutionnaire vers l’application pratique de la médecine de l’ARNm, ainsi que d’approfondir notre compréhension des principes fondamentaux de la science de l’ARNm.
