Easy Column Screening for Lipid Nanoparticle Component Analysis

Význam tématu

V posledních letech se lipidové nanočástice (LNP) staly klíčovými nosiči pro RNA-based léky, protože chrání nukleové kyseliny před degradací, zvyšují stabilitu a účinnost doručení. S rostoucím počtem nových RNA léčiv se vyvíjejí různé LNP formulace, které vyžadují rychlou a spolehlivou analytickou charakterizaci lipidových složek. Efektivní screening chromatografických kolon je proto zásadní pro optimalizaci separace a zajištění kvality konečného léčivého přípravku.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout jednoduchý postup pro rychlé porovnání až šesti reverzně-fázových HPLC kolon při analýze čtyř hlavních lipidových složek modelové LNP směsi, odpovídající složení vakcíny BNT162b2 od Pfizer–BioNTech (cholesterol, DSPC, PEG-lipid a ionizovatelný lipid). K tomu byla použita kombinace systému Agilent 1260 Infinity II Prime Bio LC a Biokompatibilního 6-kolonového voliče.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala reverzně-fázovou chromatografii s kvartérními gradienty MeOH, ACN, 500 mM acetátového pufru a vody. Detekce lipidů proběhla pomocí evaporativního rozptylového detektoru (ELSD). Příprava vzorků spočívala v rozpuštění jednotlivých lipidů v methanolu a smíchání v poměru odpovídajícím vakcíně BNT162b2.

Instrumentace:

• Agilent 1260 Infinity II Prime Bio LC System
• Agilent 1260 Infinity II Bio Flexible Pump (G7131C)
• Agilent 1290 Infinity II Bio Multisampler s termostatem vzorku (G7137A, opt. 101)
• Agilent 1290 Infinity II Multicolumn Thermostat s Biokompatibilním 6-kolonovým voličem (část č. 5320-0025) a kapilární sadou (část č. 5005-0070)
• Agilent 1290 Infinity II Evaporative Light Scattering Detector (G7102A)
• Agilent OpenLab CDS software verze 2.6

Hlavní výsledky a diskuse

Screening šesti kolon odhalil, že nejlepší separaci čtyř lipidových složek poskytují Agilent ZORBAX RRHD 300 Å Diphenyl a InfinityLab Poroshell 120 Phenyl-Hexyl. Po úpravě gradientů byl optimalizovaný postup na Poroshell 120 Phenyl-Hexyl schopen dosáhnout baseline separace všech složek v krátké době (5 minut). ZORBAX RRHD Diphenyl rovněž umožnil rozlišení, ale vykazoval slabší tvar špiček pro PEG-lipid.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlé vyhodnocení vhodnosti kolon pro různé lipidové složení LNP.
• Úsporu času při vývoji analytických metod v QC a výzkumu.
• Zažehnání potřeby opakovaného připojování a výměny modulů díky 6-kolonovému voliči.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat automatizovaný vysokopropustný screening desítek kolon, integraci HPLC-MS pro identifikaci lipidů, aplikaci na další typy nanočástic (liposomy, polymerové nosiče) a využití umělé inteligence pro predikci optimálních chromatografických podmínek.

Závěr

Kombinace Agilent 1260 Infinity II Prime Bio LC a Biokompatibilního 6-kolonového voliče je efektivní nástroj pro rychlý screening kolon a vyhledání optimálních podmínek pro analýzu LNP složek. Nejlepší výsledky vykazuje InfinityLab Poroshell 120 Phenyl-Hexyl s optimalizovaným gradientem.

Reference

1. Pardi N. et al. Expression Kinetics of Nucleoside-modified mRNA Delivered in Lipid Nanoparticles to Mice by Various Routes. J. Control. Release 2015, 217, 345–351.
2. Wang Y. et al. Delivery of Oligonucleotides with Lipid Nanoparticles. Adv. Drug Deliv. Rev. 2015, 87, 68–80.
3. Schoenmaker L. et al. mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: Structure and stability. Int. J. Pharm. 2021, 601, 120586.
4. Evers M.J.W. et al. State-of-the-Art Design and Rapid-Mixing Production Techniques of Lipid Nanoparticles for Nucleic Acid Delivery. Small Methods 2018, 2(9).
5. Kim J. et al. Self-assembled mRNA vaccines. Adv. Drug Deliv. Rev. 2021, 170, 83–112.
6. Albertsen C.H. et al. The Role of Lipid Components in Lipid Nanoparticles for Vaccines and Gene Therapy. Adv. Drug Deliv. Rev. 2022, 188, 114416.
7. Center for Drug Evaluation and Research, FDA. NDA 210922 ONPATTRO (patisiran) Lipid Complex Injection, Addendum to Drug Product Quality Review. November 2018.
8. Schneider S. Analysis of Lipid Nanoparticle Composition. Agilent Technologies application note 5994-4709EN, 2022.
9. Fan Y.; Marioli M.; Zhang K. Analytical Characterization of Liposomes and Other Lipid Nanoparticles for Drug Delivery. J. Pharm. Biomed. Anal. 2021, 192, 113642.