PL9008: Key publications on the characterization of gene vectors by light scattering

Význam tématu

Charakterizace rostoucí škály nanonosičů genových vektorů je klíčová pro optimalizaci jejich bezpečnosti a účinnosti. Světelná rozptylová měření v kombinaci s chromatografickými a frakčními technikami poskytují přesné informace o velikosti, koncentraci, homogenicitě a obsahu částic, což je zásadní při vývoji vakcín, terapií založených na nukleových kyselinách i biologických léčeb.

Cíle a přehled studie / článku

Tento souhrn představuje přehled klíčových publikací, ve kterých byly využity metody high-throughput dynamic light scattering (HT-DLS), size exclusion chromatography-MALS (SEC-MALS), field-flow fractionation-MALS (FFF-MALS) a ion-exchange chromatography-MALS (IEX-MALS) k detailnímu popisu viral vectorů, virus-like částic, lipidových nanocarrierů, polymerních nosičů a extracelulárních vezikul.

Použitá instrumentace

• High-throughput dynamic light scattering (HT-DLS)
• Size exclusion chromatography kombinovaná s multi-angle light scattering (SEC-MALS)
• Asymmetrical-flow field-flow fractionation s multi-angle light scattering (FFF-MALS)
• Ion-exchange chromatography spojená s MALS (IEX-MALS)
• Další doplňkové detektory: DLS, ELS

Hlavní výsledky a diskuse

• HT-DLS umožňuje vysokoprůchodové screeningy stabilizace virus-like částic a hodnocení lipidových nanocarrierů pro mRNA vakcíny.
• SEC-MALS přináší kvantifikaci plných a prázdných adeno-asociovaných virusových vektorů (AAV), zajišťuje rozlišení agregátů a přesné stanovení molekulové hmotnosti.
• FFF-MALS poskytuje detailní rozdělení částicových populací u exosomů, liposomů a polymerních nosičů, včetně koncentrace a velikostní distribuce v reálném čase.
• IEX-MALS doplňuje analýzu AAV o popis povrchového náboje a umožňuje sledování čistoty a homogenity vektorových přípravků.

Přínosy a praktické využití metody

Metody kombinující separační techniky a rozptylové detektory nabízejí:

• Vysoce přesné číslování a stanovení velikosti jednotlivých nosičů.
• Rozlišení subpopulací plných/prázdných vektorů a různých vrstev lipidových částic.
• Optimalizaci výrobních procesů genových terapií a mRNA vakcín.
• Rychlý screening formulací pro farmacii, biotechnologie a QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozvoj:

• Integrovaných on-line QC systémů pro kontinuální výrobu genových vektorů.
• Multimodálních detekčních platforem kombinujících rozptyl, fluorescenci a hmotnostní spektrometrii.
• Pokročilých algoritmů pro analýzu heterogenních nanopopulací a predikci stability.
• Miniaturizovaných high-throughput řešení pro rychlý in vivo screening.

Závěr

Pokročilé analytické přístupy založené na světelném rozptylu ve spojení s chromatografií a field-flow fractionation poskytují komplexní vhled do vlastností nanonosičů genových vektorů. Tyto metody podporují vývoj bezpečných a účinných terapeutik, zrychlují vývojové cykly a zvyšují kvalitu finálních přípravků.

Reference

• Dashti N.H., Sainsbury F. Protein Nanotechnology. Humana, New York 2020.
• Mohr J. et al. Methods 60(3), 248–256 (2013).
• McIntosh N.L. et al. Scientific Reports 11:3012 (2021).
• Wagner C. et al. Int. J. Mol. Sci. 23(21), 12715 (2022).
• Werle A.K. et al. Mol Ther Methods Clin Dev. 23 (2021).
• Selveraj N. et al. Hum Gene Ther. 32 (2021).
• Heider S., Metzner C. Virology 462, 199–206 (2014).
• Chuan Y.P. et al. Biotechnol Bioeng. 99(6), 1425–1433 (2008).
• Citkowicz A. et al. Anal Biochem. 376(2), 163–172 (2008).
• Jia X. et al. J Chromatogr B 1186, 123015 (2021).
• Yuchen F. et al. Int J Pharm. 599, 120392 (2021).
• Hassett K.J. et al. J Control Release 335, 237–246 (2021).
• Nogueira S.S. et al. ACS Appl Nano Mater. 3(11), 10634–10645 (2020).
• Sago C.D. et al. PNAS 115(48) (2018).
• Zhang J. et al. Anal Chem. 84(14), 6088–6096 (2012).
• Krivitsky A. et al. Polymers 10(5), 548 (2018).
• Cho H.Y. et al. Biomacromolecules 12(10), 3478–3486 (2011).
• Sitar S. et al. Anal Chem. 87(18), 9225–9233 (2015).
• Zhong Z. et al. J Extracell Vesicles 7(1), 1458574 (2018).
• Domenyuk V. et al. Sci Rep. 7, 42741 (2017).
• Wu B. et al. Anal Chim Acta 1127, 234–245 (2020).
• Kim Y.B. et al. Anal Chim Acta 1124, 137–145 (2020).
• Zhang H., Lyden D. Nat Protoc. 14(4), 1027–1053 (2019).
• Zhang H. et al. Nat Cell Biol. 20, 332–343 (2018).
• Hu Y. et al. Anal Bioanal Chem. 412(2), 425–438 (2020).
• Mildner R. et al. Eur J Pharm Biopharm. 163, 252–265 (2021).
• Parot J. et al. J Control Release 320, 495–510 (2020).
• Hupfeld S. et al. J Nanoscience Nanotechnology 6(9–10), 3025–3031 (2006).