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突破mRNA药物生产瓶颈:IIs型限制性内切酶的高效模板线性化策略

在生物医药领域,mRNA 能够通过精准指导细胞合成特定抗原或治疗性蛋白,在肿瘤治疗、罕见病干预等多个方向展现出巨大的应用潜力,已成为当前药物与疫苗研发的核心方向之一。在实际生产 mRNA 药物的过程中,通常以质粒作为 DNA 模板,通过体外转录合成目标 mRNA。然而,环状质粒的结构特性容易导致转录产生的 RNA 产物长度不均一,直接影响药物的质量与稳定性。针对这一关键问题,限制性内切酶能够发挥精准切割作用,将环状质粒线性化,转化为结构一致的DNA模板,从而确保转录出长度均一、结构稳定的 RNA。因此,限制性内切酶不仅是实现 mRNA 药物标准化生产的关键工具,也为推动 mRNA 技术从实验室研究走向产业化应用提供了重要支撑。随着 mRNA 技术的迅速发展,其重要性正日益凸显。

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图1. mRNA疫苗的示意图及其抗原表达的机制[1]

在 mRNA 模板(质粒)线性化过程中,IIs 型限制性内切酶成为首选,核心原因在于其独特的酶切特性能精准匹配 mRNA 生产对模板质量的严苛要求,具体原因如下:

  • 酶切位点与识别序列分离,可将识别序列设关键序列外,线性化时不破坏启动子、目的基因等,保障转录产物正确。

  • 能精准控制酶切末端,不同亚型可产生固定长度突出端或平末端,避免不规则末端导致的转录副产物,可高效合成长度均一的目标 mRNA,大幅降低副产物比例,符合 mRNA 药物标准化生产的要求。

  • 识别序列短(4-6bp)且不依赖核心功能区,可灵活在非关键区设识别位点,适配模板设计调整,无需频繁换酶。

翌圣GMP级别BspQI

BspQI属于Type IIs型内切酶中的一种,可用于mRNA体外合成中质粒线性化,也可用于Golden Gate组装。

产品优势:

1. GMP级别:无抗无动物源发酵、纯化工艺。

2. 高酶切效率:

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图2. BspQI酶切效果图:以λDNA为模板,分别投入翌圣及竞品A*的BspQI 0.125 U、0.5 U、2 U、4 U,结果显示翌圣不同投入量的BspQI(Cat#10664ES)均可对λDNA进行有效切割

3. 严格质控:核酸外切酶、切口酶、RNase酶、非特异性核酸酶、支原体检、宿主蛋白残、大肠基因组残留均严格质控。

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图3. BspQI切口酶残留检测:相同反应体系中分别加入10U 翌圣及竞品N*的BspQI和0.5 μg质粒DNA,50℃孵育4小时,琼脂糖凝胶电泳检测翌圣BspQI(Cat#10664ES)切口酶残留低于竞品N*

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图4. BspQI非特异性核酸酶残留检测:相同反应体系中分别加入10U翌圣及竞品N*的BspQI和1 μg λDNA, 50℃孵育1、16小时,琼脂糖凝胶电泳检测,结果显示翌圣BspQI(Cat#10664ES)无非特异性核酸酶残留

作为中国分子酶领域的领军企业,翌圣生物成功攻克了限制性内切酶研发的 “卡脖子” 难题。针对mRNA研究和Golden Gate组装,我们整理了以下常见IIs型限制性内切酶选择指南,帮助科研人员无缝替换进口酶 —— 无需改变现有实验流程,即可获得一致甚至更优的酶切效果。

常用IIs型限制性内切酶选择指南

产品定位

产品名称

产品货号

酶切位点

甲基化影响

GMP级别IIs型

BspQI GMP-grade

10664ES

5'-GCTCTTC(N)↓-3'

3'-CGAGAAG(N)4↑-5'

无影响

5-15min快速酶切系列

FuniCut® BbsI

15070ES

5'-GAAGAC(N)₂↓-3'

3'-CTTCTG(N)₆↑

无影响

FuniCut® BsaI

15005ES

5'-GGTCTC(N)1↓-3'

3'-CCAGAG(N)5↑-5'

Dcm;CpG

FuniCut® Esp3I (BsmBI)

15048ES

5'-CGTCTC(N)1↓-3'

3'-GCAGAG(N)5↑-5'

CpG;EcoBI

FuniCut® BsmI

15090ES

5'-GAATGCN↓-3'

3'-CTTAC↑GN-5'

EcoBI

FuniCut® EarI

15066ES

5'-CTCTTC(N)₁↓-3'

3'- GAGAAG(N)₄↑-5'

CpG

FuniCut® FokI

15083ES

5'-GGATG(N)9↓-3'

3'-CCTAC(N)13↓-5'

Dcm;CpG;EcoBI

FuniCut® MnlI

15051ES

5'-CCTCN7↓-3'

3'-GGAGN6↑-5'

EcoBI

常规系列IIs型

BsrDI

15214ES

5'-GCAATGNN↓-3'

3'-CGTTAC↑NN-5'

EcoBI

除以上常用限制性内切酶产品,翌圣现有超100种限制性内切酶,满足超90%常用需求。扫描下方二维码,即可获取翌圣限制性内切酶全系产品资料,文件包含:货号、产品名称、酶活、切割位点、buffer兼容活性等信息。

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其他体外转录相关产品推荐

产品类型

产品名称

货号

SP6 RNA聚合酶

SP6 RNA Polymerase

14810ES

T7 RNA聚合酶

T7 RNA Polymerase GMP-grade (250 U/μL)

10625ES

CleaScrip™ T7 RNA Polymerase (low dsRNA, 250 U/μL)

10628ES

无机焦磷酸酶

Pyrophosphatase,Inorganic GMP-grade 

10620ES

RNase抑制剂

Murine RNase inhibitor GMP-grade  

10621ES

加帽酶

mRNA Vaccinia Capping Enzyme GMP-grade

10614ES

mRNA Cap 2'-O-Methyltransferase GMP-grade

10612ES

T7 RNA 合成Kit  

T7 High Yield RNA Synthesis Kit

10623ES

T7 High Yield RNA Synthesis Kit for Co-transcription

10673ES

参考文献:

[1] Maruggi G, Zhang C, Li J, et al. mRNA as a transformative technology for vaccine development to control infectious diseases[J]. Molecular Therapy, 2019, 27(4): 757-772.

[2] Karikó K. Developing mRNA for therapy[J]. The Keio Journal of Medicine, 2022, 71(1): 31-31.

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