编者按
随着2024年FDA批准Moderna的RSV疫苗,mRNA技术已正式从COVID-19的应急赛道切换至常规传染病与肿瘤治疗的“主航道”。然而,对于CMC从业者而言,挑战才刚刚开始:如何从早期的“做出来”转向工业化阶段的“稳得住”?
作为全球药品标准的制定者,USP(美国药典委员会)近期分享了关于mRNA产品质量基准的最新思考。这份报告不仅仅是一份准则的罗列,更是一份关于QbD(质量源于设计)在核酸药物中落地的实战指南。
笔者对原报告进行了深度重构与解读,跳过基础原理,聚焦于关键质量属性(CQA)的定义、DS/DP分析方法的痛点以及平台化分析策略(Platform Analytics)的边界。无论你是正在搭建分析平台的科学家,还是关注法规监管的注册人员,这篇文章都值得收藏细读。
顶层设计:将QbD引入mRNA的“混沌世界”
在mRNA领域,大家往往容易陷入具体参数的纠结(比如粒径要多小?PDI多少合适?),但USP强调,一切必须回归QbD(Quality by Design)的逻辑闭环。
基于ICH Q8 (R2) 和 Q14,我们需要建立一条清晰的逻辑链条:
QTPP (目标产品质量概况):首先明确我们要造什么药(安全性、有效性目标);
CQA (关键质量属性):从QTPP推导出的必须控制的属性(如纯度、效价);
CPP/CMA (关键工艺参数/关键物料属性):为了满足CQA,必须如何控制上游物料和工艺。
这里有一个关键的区分:PQA vs. CQA
并不是所有的检测指标都是CQA。
PQA (Product Quality Attributes):涵盖所有定义产品质量的特性(如外观、一般纯度)。
CQA:是PQA的子集,直接影响安全性和有效性(如活性成分浓度、无菌性、关键杂质水平)。
💡科学家笔记: 很多初创Biotech在IND阶段最头疼的就是分不清哪些该列为放行标准(Spec),哪些仅作表征(Characterization)。USP的建议是:基于风险评估。特别是对于mRNA这种包含Complex Raw Materials(如酶、核苷酸、脂质)的产品,对起始物料的CMA控制是批间一致性的基石。
图1.QbD逻辑流程图,展示从QTPP到Spec的推导过程
核心战役:DS与DP的分析方法“工具箱”
当我们将视角聚焦到微观层面,mRNA药物的分析挑战主要集中在结构完整性、修饰效率以及杂质控制。USP推荐了一套基于实证数据的“组合拳”。
A. 原液(Drug Substance)的关键战役
对于IVT(体外转录)产生的mRNA,以下三个属性是绝对的“必考题”:
1.完整性与纯度 (Integrity and Purity):
推荐方法:CGE (毛细管凝胶电泳) 或 IP-RP-HPLC。
痛点:对于大分子量mRNA(尤其是Self-amplifying mRNA, SAM),传统方法的解析度可能不够。
2.5' 加帽效率 (5’ Capping Efficiency) 与 3' Poly(A) 尾长:
推荐方法:酶切后通过 LC-MS 进行分析。
这是决定mRNA在体内翻译效率和半衰期的核心指标。数据显示,LC-MS能清晰分辨出不同长度(如119 nt vs 120 nt)的Poly(A)尾分布。
3.“幽灵”杂质:双链RNA (dsRNA):
风险:IVT工艺的副产物,也是引发非预期免疫反应(Immunogenicity)的罪魁祸首。
方法之争:传统的Immunoblot (Dot blot) 依然是常用手段,但定量能力较弱;ELISA和微流控技术正在成为新的选择。
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B. 制剂(Drug Product)的黑盒解密
LNP(脂质纳米颗粒)不仅仅是载体,更是药物的一部分。
包封率 (Encapsulation Efficiency, EE):
行业金标准通常是RiboGreen法,但USP展示了一种新趋势——CGE-LIF (激光诱导荧光检测)。
数据说话:在一项对比实验中,CGE-LIF测得的包封率为94.3%,能够清晰区分Free mRNA和Encapsulated mRNA。这种方法提供了更直观的分离数据。
脂质成分含量:
IP-RP-HPLC 结合 CAD 或 ELSD 检测器,可以同时定量分析LNP中的四种脂质成分(胆固醇、DSPC、PEG-Lipid、Ionizable Lipid)。
图3.CGE-LIF测定包封率的标准曲线与色谱图
进阶策略:平台化分析的理想与现实
对于拥有多条管线的Pharma来说,为每一条mRNA管线重新开发一套分析方法不仅昂贵,而且低效。USP提出了“平台化分析方法” (Platform Analytical Procedure) 的概念。
什么是平台化方法?
指一种无需对操作条件、系统适用性做重大调整,即可适用于同类不同产品(Molecules that are sufficiently alike)的检测方法。
哪些可以平台化?(Generally Applicable)
5’ Capping & Poly(A) Tail:只要修饰策略不变,LC-MS方法通常通用。
残余杂质检测:如残余DNA、宿主蛋白、溶剂残留。
结构表征:核苷酸组成分析。
哪些必须Case-by-Case?(Some Exceptions)
Potency (效价):这是最大的坑。体外Potency(如基于细胞的蛋白表达)必须针对特定的GoI (Gene of Interest) 开发。
超大分子量mRNA:如SAM(自扩增RNA),常规色谱柱可能无法有效分离。
LNP组分变更:一旦更换了阳离子脂质体结构,HPLC的洗脱条件大概率需要重摸。
💡科学家笔记: 平台化不是“偷懒”,而是基于风险的生命周期管理。USP建议利用USP <1220> 和 ICH Q14的原则,积累先验知识(Prior Knowledge),将分析方法的验证工作量前置。
图4.平台化方法的适用范围与例外情况列表
结语与展望
从早期的“野蛮生长”到如今的“精细化耕作”,mRNA行业正在经历深刻的范式转移。USP Biologics目前正在积极推进相关标准的制定,包括质粒DNA通则 <1040> 的修订(PF49(6)),以及开发针对mRNA关键质量属性的标准物质(如dsRNA标样、mRNA分子量标样)。
对于国内从业者而言,紧跟USP及全球监管机构的步伐,建立符合QbD理念的分析框架,不仅是满足合规的要求,更是确保产品在临床端表现稳定的唯一路径。
正如报告最后所言:“True power is built over time – driven by data.”(真正的力量源于时间——由数据驱动)。在mRNA这条赛道上,谁掌握了精准的分析数据,谁就掌握了通往商业化的钥匙。
引用来源:
Establishing Quality Benchmarks: Platform Technology Approach to mRNA Product Quality, Sarita Kattel, USP Biologics, 2025.
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在mRNA工艺开发中,您认为目前最难建立标准化检测方法的CQA是哪一项?欢迎在评论区分享您的实战经验。
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