mRNA質控應用
介绍
mRNA疫苗藥物可以通過在宿主（如大腸桿菌）中放大DNA質體來製備。質體經過限制酶的切割並純化後，以其作為模板利用RNA聚合酶通過體外轉錄得到大量的mRNA。根據特定的製造過程，加上5'端帽子及3'端ployA以加强mRNA的稳定性。脂質體奈米顆粒（LNP）是現階段mRNA疫苗主要採用的藥物運送載體。LNP保护mRNA免於被降解，並帮助mRNA通過内吞作用進入细胞。mRNA進入细胞質，離開胞內體 (endosome) 後，便會在细胞質内游動，並藉由核糖體（ribosome）在細胞質中轉譯為肽鏈，最终摺疊成為蛋白質。藉由轉譯出的病毒蛋白當作抗原來刺激免疫反應，是mRNA疫苗接種後的預期结果。
mRNA的品質取決於開發和製造過程中的設計與規格；而判斷mRNA的品質標準有：mRNA序列的準確性、純度、濃度、完整性和安全性等五個依據。
Qsep系列全自動毛细管電泳儀具有 2pg/l 的高靈敏度以及1-4 bp 的高解析度，且可廣泛應用於gDNA、質體DNA以及 RNA與DNA片段的檢測分析。而在mRNA完整性檢測方面，亦可有效進行應用分析，進而有效幫助mRNA 疫苗的研發與生產。
一、DNA檢測
對於mRNA來說，好的模板是成功的開始，無論是以線性DNA質體，或是以PCR放大的產物當作模板，都需要確保該模板為一個正確且高純度的模板。第一部分：DNA模板是否正確？ 這部分可透過毛细管電泳檢測DNA模板的長度來衡量；第二部分：DNA 模板的純度。則可以透過毛細管電泳來確認是否有雜訊或是出現非目標產物的出現，來加以判斷。
(1) 一般高純度的模板檢測會出現單一訊號，否則就會出現多個訊號。
圖一、單一DNA片段 圖二、有其他雜訊之分析結果
(2) Qsep 亦可以檢測萃取後的不同構型質體，以及不同構型質體的比例。
圖三、線性質體 圖四、超螺旋質體
二、RNA檢測
(1) 轉錄後mRNA的完整性檢測。Qsep藉由訊號峰下方面積占比來表示mRNA的降解程度。此外，也同樣可以應用於檢測LNP包埋释放後的mRNA完整性。
圖五、不同完整度的 mRNA 分析結果 (左圖82%，右圖40%)
(2) 定量分析。藉由計算訊號峰下方面積大小，可對mRNA樣品進行定量分析。如下圖，為一純度較好的mRNA樣品，進行序列稀釋之後檢測結果，為濃度不同之單一產物。
圖六、mRNA樣品序列稀釋檢測結果
(3) 結構分析，監控RNA環化品質。相較於線性RNA，環狀RNA 具有共價閉合環結構可以保護它免受外切酶的作用而降解，因此具高度稳定性。Qsep可以提供兩種構型mRNA檢測區分方法，由此對環化效率進行品質監控。
圖七、環狀與線性mRNA (红色為環狀，綠色為線性）
(4) mRNA五端加帽率。此外，由於 Qsep系列全自動毛细管電泳具高解析度的優勢，亦可用於五端加帽率檢測。如下圖所示，Qsep系列可以有效區分開uncap 和cap的訊號，並且檢測時間僅為2分鐘，對於加帽率標準化檢測，可以節省大量的檢測時間。
圖八、加帽率檢測圖（紅色為unCap，藍色為Cap 0，綠色為Cap 1）
此外，分析軟體可以根據加帽前后訊號峰下面積占比來計算加帽率。如下圖，加帽率计算值為91%。
圖九、Cap 0加帽效率檢測
(5) mRNA三端poly A尾長度檢測
圖十、長度為128nt的ploy A尾 實測圖
(6) LNP中mRNA監控分析。LNP是現階段mRNA疫苗常使用的載體，可以保護mRNA免被降解，經由LNP包埋後的mRNA品質監測也可以使用Qsep系列全自動毛细管電泳儀完成。
圖十一、mRNA 37℃存放品質變化監測（綠色存放5天，藍色為10天，红色為30天）
三、蛋白質檢測
Qsep系列全自動毛细管電泳儀也可以對抗體或其他目標蛋白的纯度進行檢測。
圖十二、蛋白样本檢測圖
四、宿主DNA殘留檢測
除了上述從DNA、RNA到蛋白質的品質檢測外，藉由Qsep系列全自動毛细管電泳儀可以對pg级樣品檢測的能力，亦可進行宿主DNA殘留檢測。如下圖，可以清楚看到宿主殘留片段的大小分布，透過軟體分析片段分布，可以獲得小於200 bp片段的占比。
圖十三、宿主DNA殘留片段檢測
總結:
Qsep 系列全自動毛细管電泳儀是一個高效率的mRNA品質監控平台，它為mRNA製備過程中的樣本品質監控提供了最簡單的解決方案，使用筆狀的預製膠卡匣可以輕鬆完成大量的核酸樣品檢測流程，使用者可以在1分鐘内完成儀器設置，3-5分鐘内得到檢測结果，並且詳细的數據報告也可以選擇大量或者單獨輸出。
亮點:
1. 自動樣品處理:可進行1-96任意個樣本數的自動檢測
2. 高解析度：高達1-4 bp
3. 高靈敏度：可達到pg等级
4. 預製膠卡匣：無需製備凝膠，且可以重複跑100-300個樣本
5. 檢測快速:最快一分鐘完成單次樣本檢測
6. 數據形式：提供信號圖和電泳圖兩種形式，可輸出成word、excel以及pdf檔
7. 軟體可自動化輸出報告：可對定性定量分析提供量化的结果
8. 通用性設計：滿足大部分實驗室的放置需求
9. 低成本平台：對試劑和耗材提供有競爭力的價格