LC/MS Analysis of Lipid Composition in an mRNA LNP Formulation: A Stability Study

Aplikace | 2024 | Agilent TechnologiesInstrumentace
LC/HRMS, LC/MS/MS, LC/MS, LC/TOF
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


mRNA vakcíny a terapeutika založená na lipidových nanočásticích (LNP) představují současný vrchol v dodávce nukleových kyselin. Stabilita a složení lipidové matric e LNP klíčově ovlivňují účinnost, bezpečnost a skladovatelnost těchto formulací. Cílené stanovení molárního poměru ionizovatelných lipidů, fosfolipidů, PEG-lipidů a cholesterolu je nezbytné pro zajištění konzistence výrobku, zejména v průběhu dlouhodobého skladování a lyofilizace.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo zavést a ověřit LC/MS metodu založenou na Agilent 1290 Infinity II LC a Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF pro přesnou kvantifikaci a identifikaci hlavních lipidových složek v mRNA LNP. Metoda byla použita k hodnocení vlivu různých skladovacích podmínek včetně mrazových teplot a lyofilizace za přítomnosti různých kryoprotektantů (sacharóza, trehalóza, mannitol).

Použitá metodika a instrumentace


Analýza byla provedena na sestavě Agilent 1290 Infinity II LC spojené s Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF.

  • LC systém: Agilent 1290 Infinity II pumpa (G7120A), multikolonový termostat (G7116B), multisampler (G7167B)
  • Hmotnostní spektrometr: Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF (G6549AA), pozitivní režim ESI
  • Kolona: InfinityLab Poroshell 120 Phenyl-Hexyl, 2.1×50 mm, částice 1.9 µm
  • Pohyblivé fáze: A – 90 % metanol/10 % 10 mM octan amonný; B – 90 % acetonitril/10 % 10 mM octan amonný, gradient 0–7 min od 100 % A k 100 % B
  • Teplota kolony 55 °C, průtok 0.4 mL/min
  • Software: MassHunter Workstation Data Acquisition v.11, Qualitative Analysis v.10

Pro kalibraci byly použity standardy SM-102, DMG-PEG 2K, DSPC a cholesterol v rozsahu 0.1–1000 pmol. LNP byly připraveny mísením ethanolu s lipidovou směsí a mRNA v sodném octanu (N : P poměr 5.67 : 1), následně buffer exchange na Tris pH 7.4 a koncentrace na ~4 mg/mL lipidů. Lyofilizace proběhla za přítomnosti kryoprotektantů při −40 °C s primárním sušením −55 °C a sekundárním sušením při 10 °C.

Hlavní výsledky a diskuse


Kalibrační křivky všech čtyř lipidů vykázaly v daném rozsahu vynikající linearitu (R2 ≥ 0.99). Metoda umožnila selektivní rozlišení lipidů s vysokou citlivostí a opakovatelností. U nelyofilizovaných vzorků se po 1 a 4 týdnech při −20 °C a −70 °C objevily změny molárních poměrů, zatímco lyofilizované částice zachovaly cílové složení v širokém rozmezí teplot (−70 °C až +4 °C) i po 12 týdnech. Nejstabilnější chování bylo pozorováno při použití sacharózy a mannitolu jako kryoprotektantů.

Přínosy a praktické využití metody


  • Robustní kvantifikace lipidů poskytuje spolehlivý nástroj pro kontrolu kvality LNP
  • Zajišťuje sledovatelnost výrobních šarží a konzistenci formulací
  • Podpora vývoje stabilních mRNA vakcín a terapeutik
  • Umožňuje optimalizaci lyofilizačního procesu a volby kryoprotektantů

Budoucí trendy a možnosti využití


Integrace LC/MS s vysokou propustností, automatizací odběru vzorků a pokročilou datovou analýzou (machine learning) přinese rychlejší screening formulací. Další rozvoj bude směřovat k miniaturizaci systémů, multiplexním detekcím a aplikacím na další typy nanocarrierů (polymery, dendrimerové systémy) a vizualizaci distribuce lipidů v biologických vzorcích.

Závěr


Popsaná LC/MS metoda na platformě Agilent 1290 Infinity II a 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF poskytuje citlivou, přesnou a reprodukovatelnou analýzu lipidového složení mRNA LNP. Lyofilizace za vhodných podmínek významně zlepšuje stabilitu částic, čímž se prodlužuje jejich skladovatelnost a zajišťuje kvalita finálního výrobku.

Reference


  • Hou X, Zaks T, Langer R, Dong Y. Lipid Nanoparticles for mRNA Delivery. Nat Rev Mater. 2021;6:1078–1094.
  • Gilleron J, Querbes W, Zeigerer A et al. Image-Based Analysis of Lipid Nanoparticle-Mediated siRNA Delivery. Nat Biotechnol. 2021;31(7):638–646.
  • Reichmuth AM, Oberli MA, Jaklenec A, Langer R, Blankschtein D. mRNA Vaccine Delivery Using Lipid Nanoparticles. Ther Deliv. 2016;7(5):319–334.
  • Albertsen CH, Kulkarni JA, Witzigmann D et al. The Role of Lipid Components in Lipid Nanoparticles for Vaccines and Gene Therapy. Adv Drug Deliv Rev. 2022;188:114416.
  • Jung HN, Lee S, Lee S et al. Lipid Nanoparticles For Delivery of RNA Therapeutics. Theranostics. 2022;12(17):7509–7531.
  • Radomska‐Soukharev A. Stability of Lipid Excipients in Solid Lipid Nanoparticles. Adv Drug Deliv Rev. 2007;59(6):411–418.
  • Sommer U, Herscovitz H, Welty FK, Costello CE. LC-MS-Based Method for the Qualitative and Quantitative Analysis of Complex Lipid Mixtures. J Lipid Res. 2006;47(4):804–814.
  • Varache M, Ciancone M, Couffin A-C. Development and Validation of a Novel UPLC-ELSD Method for the Assessment of Lipid Composition of Nanomedicine Formulation. Int J Pharm. 2019;566:11–23.
  • Li Z, Schariter JA, Zhang J, Davis JC, Leone AM. Application of Ultra-high Performance Liquid Chromatography for Chemical Characterization of Liposome-based Therapeutic Small-interfering RNA. Am Pharm Rev. 2010;13:102.
  • Fekete S, Doneanu C, Addepalli B et al. Challenges and Emerging Trends in Liquid Chromatography-Based Analyses of mRNA Pharmaceuticals. J Pharm Biomed Anal. 2023;224:115174.
  • Zhang L, Yang YY. Analysis of Lipid Nanoparticle Components Using an Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF. Agilent Technologies Application Note. 2024;5994-7520EN.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Analysis of Lipid Nanoparticle Components Using an Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF
Stability Study of mRNA - Lipid Nanoparticles under Different Formulation and Storage Conditions
Determination of mRNA Encapsulation Efficiency with the Agilent 1290 Infinity II Bio LC System
Raw Material Identification of mRNA Lipid Nanoparticle Components with the Agilent Vaya Raman Spectrometer