VLP Characterization with the Light Scattering Toolbox

Význam tématu

Virus-like částice (VLP) představují klíčovou platformu pro vývoj vakcín a genové terapie díky schopnosti imunitní stimulace bez rizika infekce. Analytická charakterizace jejich hmotnosti, velikosti, konformace a stability je zásadní pro vývoj, formulaci a kontrolu kvality biopreparátů založených na VLP.

Cíle a přehled studie

Autoři představují ucelenou „light scattering toolbox“ složenou z metod statického, dynamického a elektroforetického rozptylu světla, doplněných technikami frakcionace a vysokoprůchodového screeningového testování, aby pokryli široké spektrum požadavků na vývoj a kontrolu kvality VLP.

Použitá metodika a instrumentace

Vybrané technologie:

• MALS (Multi-Angle Light Scattering) pro absolutní stanovení molární hmotnosti a poloměru gyrace (Rg).
• DLS (Dynamic Light Scattering) pro hydrodynamický poloměr (Rh) a monitorování agregace.
• ELS (Electrophoretic Light Scattering) pro měření elektroforetické mobility a povrchového náboje (zeta potenciálu).
• SEC–MALS (Size-Exclusion Chromatography s MALS) a FFF–MALS (Field-Flow Fractionation s MALS) pro frakcionaci podle velikosti bez nespecifických interakcí se stacionární fází.
• CG-MALS (Composition-Gradient MALS) pro kvantitativní analýzu kinetiky samoseskupování, vazby protilátek a stanovení stechiometrie komplexů bez značení.
• HT-DLS (High-Throughput Dynamic Light Scattering) v mikrodestičkách pro rychlý screening formulací a testy stability za tepelných či chemických podmínek.
• EAF4 (Electrical/Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation) pro dvourozměrnou frakcionaci podle velikosti a povrchového náboje.

Hlavní výsledky a diskuse

Metody ukázaly schopnost:

• Rozlišit a oddělit volné kapsomery, nedokončené VLP, monodisperzní částice a agregáty.
• Stanovit absolutní molární hmotnost VLP i jejích komplexů s protilátkami, včetně počtu navázaných molekul.
• Mapovat kinetiku samoseskupování a degradační procesy v závislosti na složení pufrů.
• Optimalizovat formulace skrze rychlý screening stability a povrchového náboje.

Přínosy a praktické využití metody

Komplexní light scattering toolbox:

• Zkracuje dobu vývoje vakcín i genových vektorů díky vysoké citlivosti a nízké spotřebě materiálu (µg řády).
• Zajišťuje vysoké rozlišení a spolehlivou kvantifikaci při podmínkách převyšujících schopnosti TEM či tradiční DLS.
• Podporuje procesní vývoj, formulaci a kontrolu kvality (lot-release, srovnatelnost šarží).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Další integrace automatizovaných frakcionačních a detekčních systémů pro plně vysokopropustné workflow.
• Vývoj softwarových nástrojů pro multidisciplinální analýzu kombinovaných dat (MALS, DLS, ELS).
• Využití těchto technik při vývoji dalších nanovektorů a složitých biologických nanostruktur.

Závěr

Light scattering toolbox přináší univerzální a výkonnou sadu analytických metod pro detailní charakterizaci VLP v celém vývojovém cyklu. Kombinace různých variant rozptylu světla s frakcionací a high-throughput přístupy umožňuje robustní vývoj, optimalizaci formulací a spolehlivou kontrolu kvality vakcín a genových vektorů.

Reference

1. Chuan Y. P. a kol., Journal of The Royal Society Interface, 2010.
2. Some D., Kenrick S., Protein Interactions, InTech, 2012.
3. Razinkov V. I. a kol., Current Drug Discovery Technologies, 2013.
4. Mohr J. a kol., Methods, 2013.
5. Ding Y. a kol., Biotechnology and Bioengineering, 2010.