Stability of RNA-vaccines probed by biochemical and biophysical methods

The SARS-CoV-2 coronavirus, which broke out in Wuhan, China, in late 2019, had a global impact, generating isolation, illness and death, till to date (May 2022). Corona vaccines, approved in late 2020, represented the most effective method of limiting this pandemic. However, disadvantages of these therapy are the limited and critical storage and transportation conditions. This work focuses on effects of some stressors including irradiation and agitation on the mRNA-based vaccine BNT162b2 from BioNTech/Pfizer, and mRNA-1273 from Moderna. The direct impact of light was simulated throughout irradiation under 720 and 10.460 kJ/m2 simulated light. The transport of the vaccines is tested by shaking the sample at 750 rpm up to 20 days. The effects of the two stressors on the above-mentioned vaccines were assayed by UV-absorption, fluorescence-based quantification assay, dynamic light scattering, reversed-phase chromatography, gel-electrophoresis, circular dichroism, transmission electron microscopy and mass spectrometry to make conclusions about the extension of damns experienced by the drug. A detailed understanding of mRNA-based vaccine physicochemical properties, integrity, and stability could assure the best storage and manipulation conditions for its safe and successful application.

Il coronavirus SARS-CoV-2, scoppiato a Wuhan, in Cina, alla fine del 2019, ha avuto un impatto globale, generando isolamento, malattia e morte, fino ad oggi (maggio 2022). I vaccini Corona, approvati alla fine del 2020, hanno rappresentato il metodo più efficace per limitare questa pandemia. Tuttavia, gli svantaggi di questa terapia sono le condizioni di conservazione e trasporto limitate e critiche. Questo lavoro si concentra sugli effetti di alcuni fattori di stress tra cui l'irradiazione e l'agitazione sul vaccino basato su mRNA BNT162b2 di BioNTech/Pfizer, e mRNA-1273 di Moderna. L'impatto diretto della luce è stato simulato durante l'irradiazione con 720 e 10.460 kJ/m2 di luce simulata. Il trasporto dei vaccini è stato testato agitando il campione a 750 rpm fino a 20 giorni. Gli effetti dei due fattori di stress sui suddetti vaccini sono stati valutati mediante assorbimento UV, saggio di quantificazione basato sulla fluorescenza, dynamic light scattering, cromatografia a fase inversa, gel-elettroforesi, dicroismo circolare, microscopia elettronica a trasmissione e spettrometria di massa, per trarre conclusioni sull'estensione dei danni subiti dal farmaco. Una comprensione dettagliata delle proprietà fisico-chimiche, dell'integrità e della stabilità del vaccino basato su mRNA potrebbe assicurare le migliori condizioni di conservazione e manipolazione per la sua applicazione sicura e di successo.