Characterizing Vaccines with the Light Scattering Toolkit

Brožury a specifikace | 2021 | Wyatt Technology | WatersInstrumentace
GPC/SEC
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


Biofyzi­kální charakterizace vakcín pomocí rozptylu světla umožňuje stanovení klíčových vlastností, jako je velikost, molární hmotnost, koncentrace částic a povrchový náboj. Tyto parametry zásadně ovlivňují bezpečnost, účinnost i stabilitu vakcín v průběhu vývoje i výroby.

Cíle a přehled studie


Publikace představuje „toolkit“ metod rozptylu světla (MALS, DLS, ELS) a jejich kombinaci se separačními technikami (SEC, FFF). Cílem je ukázat, jak tyto metody slouží k biofyzi­kální charakterizaci různých tříd vakcín: subjednotkových, polysacharidových konjugátů, virových částic, VLP a lipidových nanovektorů. Důraz je kladen na použití metod i přínos dat ve fázích objevování, vývoje a výroby.

Použitá metodika a instrumentace


  • Multi-angle light scattering (MALS): DAWN (18 úhlů), miniDAWN, microDAWN, ultraDAWN (RT-MALS)
  • Differential refractive index detektor: Optilab
  • Dynamic light scattering (DLS): DynaPro Plate Reader, NanoStar, Mobius
  • Electrophoretic light scattering (ELS): Mobius
  • Sec-MALS a UHP-SEC-MALS: standardní i UHPLC kolony
  • Field-flow fractionation (FFF): Eclipse FFF
  • Composition-gradient MALS: Calypso

Hlavní výsledky a diskuse


  • Subjednotkové vakcíny: SEC-MALS identifikovalo monomery, trimery virových glykoproteinů i jejich komplexy s protilátkami. Protein-glykanová analýza rozlišila podíl glykosylace (~25 % hmotnosti u SARS-CoV a MERS-CoV spike).
  • Polysacharidové konjugáty: SEC-MALS a FFF-MALS ukázaly vliv řetězcové délky polysacharidu na imunogenicitu konjugátu.
  • Viry a nanovektory: FFF-MALS poskytlo rozlišení distribuce velikostí LNP a VLP (Rg 20–70 nm), určilo náplň (DNA/RNA) pomocí UV-RI konjugátní analýzy a přesně spočítalo fyzikální titr („částice/mL“).
  • Stabilita a agregace: DLS (včetně high-throughput screening v DPR) odhalilo optimální formulace pro stabilitu při teplotním stresu. FFF-MALS sledovalo agregaci i na stopových úrovních.
  • Adjuvancia: Mobius DLS/ELS zpravil zeta potenciál adjuvant Alhydrogel (+16 mV) a velikost částic (~700 nm). Charakterizace polymerních adjuvant pro řízenou samospojivost prokázala tepelně aktivní montáž.
  • Procesní analytická technologie (PAT): ultraDAWN s OBSERVER software umožňuje real-time monitoring molární hmotnosti, velikosti a koncentrace částic pro řízení průmyslových procesů (in-line či on-line).

Přínosy a praktické využití metody


  • Měření bez značení, na základě základních fyzikálních veličin.
  • Vysoká citlivost, absolutní stanovení molární hmotnosti a koncentrace částic.
  • Široké spektrum velikostí od malých proteinů až po 1000 nm nanovektory.
  • Rychlost a možnost automatizace (HPLC/UHPLC, high-throughput DLS).
  • Podpora vývoje vakcín, kontroly kvality a validace výrobních procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrované PAT platformy se zpětnou vazbou v reálném čase a autonomní řízení výroby.
  • Pokročilé frakcionační techniky (microfluidní FFF) pro ultra-detailní analýzu heterogenních přípravků.
  • Využití strojového učení pro predikci stability a imunogenity na základě biofyzi­kálních profilů.
  • Modulární nanovektorové platformy s přesným dávkováním, náplní a povrchovou funkčností.

Závěr


Přehled ukázal, že celá řada metod rozptylu světla ve spojení se separačními technikami tvoří robustní nástroj pro charakterizaci moderních vakcín i adjuvant. Absolutní a detailní měření vlastností částic významně urychluje vývoj, zvyšuje reprodukovatelnost a zajišťuje kvalitu ve výrobě.

Reference


  1. Hastie KM et al. Structural basis for antibody-mediated neutralization of Lassa virus. Science. 356:923–928, 2017.
  2. Walls AC et al. Glycan shield and epitope masking of a coronavirus spike protein observed by cryo-EM. Nat Struct Mol Biol. 23:899–905, 2016.
  3. Walls AC et al. Unexpected Receptor Functional Mimicry Elucidates Activation of Coronavirus Fusion. Cell. 176:1026–1039.e15, 2019.
  4. MacNair JE et al. Alignment of absolute and relative molecular size specifications for a polyvalent pneumococcal polysaccharide vaccine (PNEUMOVAX®23). Biologicals. 33:49–58, 2005.
  5. Lockyer K et al. Higher mass meningococcal group C-tetanus toxoid vaccines conjugated with carbodiimide correlate with greater immunogenicity. Vaccine. 38:2859–2869, 2020.
  6. Reichmuth AM et al. mRNA vaccine delivery using lipid nanoparticles. Ther Deliv. 7:319–334, 2016.
  7. Wei Z et al. Biophysical characterization of influenza virus subpopulations using FFF and MALS: Correlation of particle counts, size distribution and infectivity. J Virol Methods. 144:122–132, 2007.
  8. Citkowicz A et al. Characterization of virus-like particle assembly for DNA delivery using AF4 and LS. Anal Biochem. 376:163–172, 2008.
  9. Mohr J et al. Virus-like particle formulation optimization by miniaturized high-throughput screening. Methods. 60:248–256, 2013.
  10. Simon LL et al. Assessment of Recent Process Analytical Technology (PAT) Trends: A Multiauthor Review. Org Process Res Dev. 19:3–62, 2015.
  11. Francica JR et al. Thermoresponsive Polymer Nanoparticles Co-deliver RSV F Trimers with a TLR-7/8 Adjuvant. Bioconjug Chem. 27:2372–2385, 2016.
  12. Ikeda M et al. Characterization and analytical development for amphiphilic poly(γ-glutamic acid) as raw material of nanoparticle adjuvants. J Pharm Biomed Anal. 150:460–468, 2018.
  13. Luo Y et al. The Dual Role of Lipids of the Lipoproteins in Trumenba, a Self-Adjuvanting Vaccine Against MenB Disease. AAPS J. 18:1562–1575, 2016.
  14. Bousse T et al. Quantitation of influenza virus using FFF and MALS. J Virol Methods. 193:589–596, 2013.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Characterizing vaccines with light scattering
Characterizing vaccines with light scattering
2024|Waters|Technické články
VLP Characterization with the Light Scattering Toolbox
RT-MALS: Real-Time Process Analytics and Control for Vaccine Nanoparticles and Macromolecules
Characterization of nanopharmaceuticals with field-flow fractionation and light scattering (FFF-MALS-DLS)