Get the skinny on LNPs with Stunner

Význam tématu

Analýza lipidových nanopartikel (LNP) je zásadní pro vývoj a kontrolu kvality genových terapií a mRNA vakcín. Správné stanovení velikosti, distribuce, koncentrace RNA a optické čistoty přímo ovlivňuje účinnost a stabilitu léčivých nanopartikel.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo představit přístrojovou platformu Stunner, která spojuje vysokoprůchodovou dynamickou laserovou disperzi (DLS) a krátko­dráhovou UV/Vis spektroskopii pro komplexní charakterizaci RNA-LNP vzorků. Studie demonstruje rychlé, přesné a bezreagenciové stanovení velikosti, distribuce, celkové koncentrace RNA a turbidity až na 96 vzorcích za hodinu.

Použitá metodika a instrumentace

V experimentu byly použity následující nástroje a postupy:

• Platforma Stunner (Unchained Labs) s aplikací RNA-LNP app pro automatizovaná DLS a UV/Vis měření.
• Dynamická laserová disperze pro stanovení hydrodynamického průměru a polydisperzního indexu (PDI).
• Krátkodráhová UV/Vis spektroskopie s dekonvolučním algoritmem Unmix pro oddělení příspěvků turbidity, RNA a dalších složek.
• SBS mikrodesky s objemy 2 µl a možností zpracování až 96 vzorků/hodinu.
• Pro kalibraci a srovnání: RiboGreen® assay, NanoAssemblr® Ignite System, GenVoy-ILM™ Lipid Mix a Fluc-mRNA-LNP vzory od Precision NanoSystems.
• Parametry pro DLS: teplota 20 °C, viskozita 1,002 a refrakční index 1,334.

Hlavní výsledky a diskuse

1) UV/Vis dekonvoluce:

• Stunner úspěšně odděluje signál turbidity a absorbanci RNA při 260 nm bez nutnosti ředění nebo detergentů.
• Celková RNA koncentrace v LNP vzorcích velmi dobře souhlasí s výsledky RiboGreen® (R2 > 0,99, sklon ~1).

2) Dynamická laserová disperze:

• Na 96 vzorcích během ~1 hodiny získána konzistentní data průměrné velikosti ~79 nm ±1 % a PDI 0,14 ±0,02 (6 replikátů).
• Přístroj umožňuje rychlé srovnání velikosti a velikostní distribuce pro formulace a studium stability.

3) Turbidity a koncentrace částic:

• Stunner přepočítává dekonvoluovaný optický hustotní signál na turbidity (A260), která koreluje lineárně s koncentrací částic LNP.
• Při definovaných standardech lze turbidity použít jako nepřímou metodu stanovení počtu částic.

Přínosy a praktické využití metody

Platforma Stunner přináší výhody:

• Vyšší průchodnost s malým objemem vzorku (2 µl).
• Bezreagenciové stanovení RNA – šetří čas i náklady na barviva a detergenty.
• Integrovaná DLS a UV/Vis data ve formě přehledných souhrnných reportů.
• Možnost automatizace a shody s 21 CFR Part 11 a evropskými farmakopejemi.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího rozvoje:

• Standardizace turbidity kalibrace pro přímé stanovení počtu částic v různých typech LNP.
• Integrace do kontinuálních výrobních procesů s on-line monitoringem kvality.
• Rozšíření dekonvolučních algoritmů pro analýzu komplexních nanoformulací s více složkami.
• Implementace strojového učení pro predikci stability a optimalizaci formulací.

Závěr

Stunner nabízí unikátní kombinaci vysokoprůchodové DLS a krátko­dráhové UV/Vis spektroskopie pro rychlou, přesnou a bezreagenciovou analýzu RNA-LNP. Díky nízkému objemu vzorku, automatizaci a shodě s regulačními standardy usnadňuje vývoj, kontrolu kvality i výrobní procesy genových terapií a mRNA vakcín.

Reference

• RiboGreen assay protocol, C. Walsh, et al. Precision NanoSystems User Guide PNI-SOP-S9-001-EXT, 2016.
• Manufacturing considerations for the development of lipid nanoparticles using microfluidics, C. Roces, et al., Pharmaceutics, 2020; 12(11):1–19.
• Use of nanoparticle concentration as a tool to understand the structural properties of colloids, L. Ribeiro, et al., Scientific Reports, 2018; 8(1):1–8.