Cos’è l’mRNA e il suo ruolo nella pandemia di coronavirus (COVID-19) 

“L’RNA messaggero (mRNA) è il software della vita poiché tutta la vita che conosciamo scorre attraverso l’mRNA. “

Stephen Hoge, presidente di Moderna Therapeutics

Sebbene sia stato l’obiettivo dei ricercatori per decenni, l’utilizzo delle nostre stesse cellule per produrre una proteina virale, contro cui far montare una risposta immunitaria specifica, non è più fantascienza ed è ora possibile. Ha ricevuto rapidamente l’approvazione del mercato, causa l’urgenza della situazione sanitaria in atto.

L’acido ribonucleico messaggero (mRNA) è un tipo di RNA che codifica e porta informazioni durante la trascrizione dal DNA ai siti della sintesi proteica, per essere sottoposto alla traduzione. L’organismo umano lo produce in maniera naturale per sintetizzare proteine d’importanza vitale. Durante la pandemia ne abbiamo sentito parlare spesso, in quanto è stato utilizzato da alcune aziende per sintetizzare proteine virali, contenenti informazioni sul coronavirus. Queste proteine, riconosciute dal nostro corpo come estranee, sono state poi utilizzate per scatenare una reazione immunitaria, preparando il corpo a combattere il virus sconosciuto e garantendo una risposta difensiva più rapida ed efficace al primo contatto.

Come funzionano i vaccini a mRNA?

1. Iniezione di mRNA in nanoparticelle lipidiche
2. Ingresso cellulare per il processo di traduzione in proteina spike
3. Espressione della proteina Spike da parte della cellula ospite
4. Attivazione della risposta immunitaria attraverso i linfociti T e B
5. Produzione di anticorpi

Rispetto ai vaccini convenzionali, uno dei vantaggi più importanti dell’mRNA è la sua produzione relativamente semplice. Contrariamente alla classica sintesi in vivo, l’RNA messaggero viene prodotto mediante una trascrizione enzimatica in vitro (IVT). Ciò consente alle strutture GMP di standardizzare il processo e agire in modo agile quando viene messo a fuoco un nuovo obiettivo proteico, con un grande potenziale per ulteriori applicazioni.

Il processo dietro all’applicazione: le biotecnologie per colture cellulari e bioprocessi 

Il workflow di produzione di biomassa: dalla progettazione al tracciamento del processo di produzione 

La somministrazione di un vaccino è un’operazione molto semplice e immediata, ma il suo processo di produzione lo è altrettanto?

La produzione di un vaccino è un procedimento molto complesso. Complesse sono anche le macchine coinvolte per consentire la coltura cellulare, ottimizzarne le condizioni di crescita e per i successivi processi di fermentazione naturale, indispensabili per vaccini e medicinali: gli shakers e i bioreattori.

AHSI S.p.A., distributore esclusivo di INFORS HT in Italia, è l’unica azienda in grado di offrire un sistema integrato a sostegno dell’intero ciclo di pianificazione e produzione di biomassa, disponendo all’interno della sua fornitura di strumenti per:

• la produzione di diverse quantità di cellule batteriche, di lievito e di altri sistemi cellulari, necessari per la produzione di biomassa (1);
• la produzione di quantitativi di biomassa con volumi medio-grandi (2+3);
• il tracciamento dell’intero processo di produzione, dalla progettazione dell’esperimento, alla registrazione dei parametri di crescita, fino all’analisi dei dati. (4)

1. MULTITRON Tower: 1991-2021, da 30 anni a sostegno della vita e del workflow di produzione di biomassa

Multitron tower è un sistema di shakers multipiano molto compatto che consente la crescita di piccoli batch di cellule in molteplici repliche, al fine di trovare le condizioni ottimali di crescita (diverse formulazioni di terreni e condizioni ambientali, quali temperatura umidità e velocità di crescita). Questo sistema, essendo composto da diversi shaker standard, è l’ideale per la crescita di batch di cellule in formati diversificati, ogni piano è composto da uno shaker standard, che costituisce un ambiente a sé stante.

Multitron standard

Tra le principali caratteristiche del sistema:

• Dimensioni esterne molto compatte, per l’ottimizzazione degli spazi e delle risorse del laboratorio;
• Altezza confortevole del piano di lavoro, per un facile accesso da parte di qualsiasi utilizzatore, con possibilità di rimozione totale del vassoio dalla camera di incubazione;
• Multitron è l’unico strumento che può essere impilato su 3 unità senza eccedere i limiti di 450 kg/m² di peso sulla superficie di appoggio;
• Basse vibrazioni, indipendentemente dal carico, per una maggiore stabilità;
• Nessun rischio di microcontaminazione;
• Sicurezza dei campioni.

2. BIOREATTORE Techfors S 

Techfors S

Techfors

Un bioreattore, o fermentatore, è un dispositivo controllato che permette la crescita di microrganismi in condizioni ottimali.

Una volta individuate le condizioni di crescita ottimali che consentono la purificazione di elevati quantitativi di proteina/complesso proteico di interesse, si avvia la produzione su media e larga scala. Il bioreattore Techfors S consente di produrre biomassa su scala pilota fino a un volume di 30 L.

Tra le principali caratteristiche:

• Volume di lavoro dai 5 ai 30 L
• bioreattore sterilizzabile in situ caratterizzato da facilità d’uso e funzionamento touch screen
• accesso a tutto tondo
• compatto
• navigazione intuitiva
• semplice e flessibile

3. BIOREATTORE Techfors

Il bioreattore Techfors consente di produrre biomassa su scala produttiva, con un volume di lavoro fino a 660 L (grandi volumi su richiesta). Tra le caratteristiche principali:

• è il più flessibile e sofisticato bioreattore pilota e di produzione con funzionamento touch screen
• caratteristiche speciali per aiutare il funzionamento in spazi compatti e mantenere l’integrità delle colture
• innovativo: Techfors utilizza nuovi approcci ai vecchi problemi, come per es. un motore raffreddato a fluido senza bisogno di pompa di circolazione per velocità più elevate e maggiore affidabilità
• compatto e versatile
• adattabile a molte applicazioni (cellulari o batteriche)
• possibilità di qualifica e convalida secondo GMP
• opzione CIP (Clean in Place) / SIP (Sterilization in Place) integrate, ovvero accoppiamento magnetico e coperchio girevole per un migliore accesso all’interno del recipiente

4. SOFTWARE EVE 

Per una facile, efficiente ed esaustiva gestione dell’intero processo produttivo, è fondamentale l’utilizzo di una piattaforma software web-based, sviluppata per la gestione ed integrazione dei bioprocessi. Il Software EVE è una piattaforma web studiata per la programmazione e gestione integrata di tutti i bioreattori e shaker proposti: dalla pianificazione dell’esperimento, al controllo della produzione, indipendentemente dalla complessità del processo.

Caratteristiche principali:

• User friendly
  • Design essenziale e intuitivo
  • Gestisce complesse strategie di processazione, senza alcuna necessità di programmazione/scripting
  • Database centralizzato per media, esperimenti, organismi utilizzati Incluso
• Web based
  • Installazione su server ed accesso al software da tutti i device su stesso network (MAC, Windows e Lynux compatibile)
  • Possibilità di connessione di tutti gli shaker e bioreattori richiesti, compresi quelli di aziende terze
  • Soft sensors, facili da programmare
  • Allarmi via e-mail
  • Protocolli supportati: OPC XML DA, OPC DA, OPC UA
  • Possibilità di pianificare fino a 99 batches contemporaneamente in un singolo esperimento.
  • piattaforma per i big data nei bioprocessi. Utilizza la tecnologia NoSQL all’avanguardia anziché l’SQL tradizionale. Il software utilizza anche ElasticSearch, un potente strumento per analizzare enormi quantità di dati in millisecondi rendendo le informazioni sui bioprocessi centralizzate, illimitate e veloci.
  • Librerie integrate ed espandibili garantiscono informazioni su dati di processo, organismi, media, sensori e formulazioni.

Queste soluzioni hardware e software permettono quindi, a qualsiasi utilizzatore, di massimizzare l’efficienza del workflow di produzione di biomassa, grazie all’automazione, all’ottimizzazione e la flessibilità, integrando flussi di lavoro, dispositivi e informazioni diverse.

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