Sail through formulation screening on Uncle and Honeybun

Význam tématu

Biologické léčivé látky, zejména monoklonální protilátky, vyžadují vysokou stabilitu a vhodnou viskozitu v různých prostředích a koncentracích. Vysoké koncentrace často vedou k vyšší viskozitě a nižší stabilitě, což ovlivňuje formovatelnost, výrobu a podání pacienta. Rychlý screening, využívající minimální množství vzorku, umožňuje včas identifikovat rizikové formulace a optimalizovat vývoj terapeutik.

Cíle a přehled studie

Cílem byla demonstrace výkonu platformy Uncle pro termální stabilitu (fluorescenční měření, SLS, DLS) a viskozimetrické a reologické metody Honeybun při screeningových formulacích monoklonálních protilátek (mAb1, mAb2, trastuzumab, adalimumab). Studie porovnala účinek excipientů (NaCl, sacharóza, arginin, kombinace) napříč koncentracemi 1, 10 a 100 mg/ml.

Použitá metodika a instrumentace

• Uncle: analýza fluorescence, statického a dynamického rozptylu světla z 9 µl vzorku, teplotní rozsah 15–95 °C.
• Honeybun: mikromodelový viskozimetr a reometr, 15–35 µl vzorku, až 10 paralelních měření.
• Big Tuna: buffer exchange a koncentrace vzorků.
• Stunner: ověření koncentrace, hydrodynamického průměru a PDI.
• Protokol: určení Tm ze změny fluorescence, Tagg ze SLS, velikost fragmentů DLS; viskozita při 20 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

• Sacharóza zvyšuje konformační stabilitu mAb1 (Tm +3 °C), zatímco arginin nejvíce oddaluje agregaci (Tagg +4 °C). Kombinace excipientů nevedla k součtovému efektu na Tm.
• DLS potvrdila monodisperzitu při pokojové teplotě a rozsáhlou agregaci po zahřátí při přítomnosti argininu nebo NaCl.
• Napříč protilátkami a koncentracemi měla sacharóza nejlepší celkový profil pro mAb1 a trastuzumab; mAb2 a adalimumab preferovaly kombinaci sacharózy a argininu.
• Změna koncentrace ovlivňuje stabilitu: mAb2 vykazovala lepší Tm a Tagg při 10 mg/ml než při 1 mg/ml ve stejné formulaci.
• Viskozita 100 mg/ml roztoků byla nejvyšší u formulací se sacharózou; arginin snižuje viskozitu tam, kde jsou dominující hydrofobní interakce.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální spotřeba vzorku a rychlost: screening stohu vzorků během minut.
• Integrované a ortogonální údaje (fluorescence, SLS, DLS, viskozita) z jednoho vzorku.
• Možnost aplikace od raných fází objevu až po výrobu.
• Umožňuje optimalizovat excipienty a podmínky formulace pro zvýšení stability a snížení viskozity.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a integrace s pokročilými datovými platformami a umělou inteligencí pro predikci stability a viskozity.
• Rozšíření na další biologika (proteinové fragmenty, genové terapie, nanovektory).
• Další miniaturizace a multiplexní screening pro vyšší propustnost.
• Real-time monitorování degradace během výroby.
• Využití pokročilých modelů k popisu mechanismů agregace a interakcí excipientů.

Závěr

Kombinované využití platforem Uncle a Honeybun umožňuje komplexní, rychlý a úsporný screening formulací monoklonálních protilátek. Metody poskytují detailní informace o konformační stabilitě, agregaci a viskozitě a podporují efektivní vývoj stabilních a snadno dávkovatelných biologických léčiv.

Reference

• Jarasch A. et al., Developability assessment during the selection of novel therapeutic antibodies. J Pharm Sci. 2015;104(6):1885–1898.
• Wang W. et al., Antibody Structure, Instability, and Formulation. J Pharm Sci. 2007;96(1):1–26.
• Kamerzell TJ. et al., Protein-excipient interactions: Mechanisms and biophysical characterization applied to protein formulation development. Adv Drug Deliv Rev. 2011;63(13):1118–1159.
• Berteau C. et al., Evaluation of the impact of viscosity, injection volume, and injection flow rate on subcutaneous injection tolerance. Med Devices (Auckl). 2015;8:473–484.
• Hong T. et al., Viscosity Control of Protein Solution by Small Solutes: A Review. Curr Protein Pept Sci. 2017;19(8):746–758.