Analysis of mRNA-Lipid Nanoparticles in Human Plasma using SEC-Static Dual-Angle Light Scattering and Refractive Index Detection

Význam tématu

mRNA-nosiče v lipidových nanočásticích (mRNA-LNPs) představují klíčovou platformu pro novou generaci léčiv a vakcín. Schopnost stabilně doručit mRNA do buněk ovlivňuje účinnost, farmakokinetiku a cílení léčby. Zkoumání stability a degradace mRNA-LNPs v biologických tekutinách jako je krevní plazma je proto zásadní pro vývoj bezpečných a funkčních nanoterapeutik.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem byla charakterizace kinetiky degradace mRNA-LNPs při kontaktu s lidskou plazmou pomocí vysoce selektivní chromatografie (SEC) spojené se statickým a dynamickým rozptylem světla a s refraktometrickou detekcí. Studie porovnala chování částic v pufru, v plazmě a při inkubaci se sérovým albuminem.

Použitá metodika a instrumentace

mRNA-LNPs připravené mikrofluidní směsí lipidu a transkribované mRNA byly inkubovány s rekonstituovanou lidskou plazmou nebo se sérovým albuminem. Roztoky se in-line injektovaly každých 15 minut do systému SEC.

• Agilent 1290 Infinity II bio LC systém (kvaternární pumpa)
• Agilent 1260 Infinity II Bio-SEC multidetektor: duální úhel (15°/90°) a DLS
• Agilent 1290 Infinity II refraktometrický detektor
• Dva PL aquagel-OH SEC sloupce 4,6×250 mm (MWCO 0,5 MDa a 10 MDa)

Hlavní výsledky a diskuse

SEC-multidetektor umožnil rozlišení signálu mRNA-LNPs od složek plazmy, které by jinak zakryly měření v běžném DLS nebo RI detektoru. Degradace v plazmě probíhala lineárně (zero-order) s poklesem hydrodynamického poloměru (Rh) ze ~32 nm na ~25 nm během 30 minut a s liniovým poklesem molekulové hmotnosti (Mw). Měřená hodnota polydisperzity a poměr radiusů (Rg/Rh ≈ 0,9) potvrzovaly téměř sféroidní homogenní částice. V kontrastu inkubace se sérovým albuminem vyvolala pouze mírné navázání proteinu bez výrazné degradace; Mw vzrostla z ~40 MDa na ~50 MDa do 30 min.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí špičkové rozlišení a citlivost pro sledování stability LNPs v komplexních matricích. Lze ji využít v preklinickém i vývojovém výzkumu pro optimalizaci složení formulací, kontrolu kvality a hodnocení interakce nanoterapeutik s biologickými fluidy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem je integrace dalších detekčních režimů (např. fluorescence) pro studium molekulární integrity mRNA a rychlá skríningová analýza různých lipidových kompozic. Rozšíření o automatizované platformy umožní vysokopropustné hodnocení stability LNPs.

Závěr

SEC s online duálním úhlem rozptylu a refrakční detekcí poskytuje robustní a kvantitativní přístup pro sledování biodegradace a interakcí mRNA-LNPs v plazmě. Metoda překonává omezení běžných DLS a RI měření v komplexních matricích a podporuje vývoj bezpečných a účinných nanoléčiv.

Reference

• Tenchov R., Bird R., Curtze A. E., Zhou Q. Lipid Nanoparticles – From Liposomes to mRNA Vaccine Delivery, a Landscape of Research Diversity and Advancement. ACS Nano 2021.
• Drug Products, Including Biological Products, that Contain Nanomaterials – Guidance for Industry. U.S. FDA, April 2022.