RT-MALS − Real-time product attributes, from lab to plant

Význam tématu

Real-time monitoring produktových atributů se stává klíčovým prvkem v konceptu Quality by Design a Bioprocess 4.0. Tradiční PAT se soustředí na sledování procesních parametrů, zatímco RT-MALS umožňuje přímé měření fyzikálních parametrů biomolekul a nanomedicín v reálném čase, což otevírá cestu k real-time release a optimalizaci výroby.

Cíle a přehled studie

Cílem white paperu je zhodnotit využití víceúhlového světelného rozptylu (MALS) jako analytické technologie pro bioléčiva a nanomedicíny a představit možnosti aplikace RT-MALS v průběhu vývoje, škálování a výroby.

Použitá metodika

Využití RT-MALS spočívá ve statickém víceúhlovém rozptylu a dynamickém rozptylu světla pro stanovení molární hmotnosti, hydrodynamického poloměru a koncentrace částic.

RT-MALS může pracovat in-line nebo on-line:

• In-line monitoring synchronizovaný s chromatografickými systémy (FPLC) pro řízení sběru frakcí na základě přímých produktových atributů.
• On-line monitoring s automatickým odběrem vzorků z reakčních nádob nebo potrubí pro kontinuální sledování polymerizačních a depolymerizačních procesů.

OBSERVER software nabízí různé workflow:

• Online Macromolecule: kontinuální měření molární hmotnosti a velikosti polymerů.
• Online Nanoparticle: monitoring velikosti a koncentrace virů či lipidových nanočástic.
• Inline Nanoparticle: integrace s chromatografiemi pro řízení sběru nanopartiklových frakcí.
• Inline Macromolecule a Inline AAV: stanovení agregace, molární hmotnosti proteinů a atributů AAV (poměr plných/prázdných kapsid, titry).

Použitá instrumentace

• ultraDAWN RT-MALS od Wyatt Technology
• Detektor DynaPro DLS
• UV detektor pro simultánní měření absorbance při 260 a 280 nm
• Software OBSERVER (verze 1.0–1.5) s workflow pro makromolekuly, nanopartikly a AAV
• Integrace s FPLC systémy (např. Cytiva UNICORN) a komunikace přes OPC-UA protokol

Hlavní výsledky a diskuse

RT-MALS umožňuje měření až pětkrát za sekundu s prodlevou desítek sekund vůči procesu. U proteinové purifikace byly detekovány agregáty již při podílu 0,25 % dimerů, což zvyšuje přesnost pooling rozhodnutí. V aplikaci AAV monitoring in-line měření poskytl reálné hodnoty poměru plných/prázdných kapsid a titrů v dobré shodě s off-line metodami.

Přínosy a praktické využití metody

1. Rychlá optimalizace chromatografických procesů na základě přímých měření produktových atributů
2. Zvýšení výtěžku díky redukci bezpečnostních rezerv
3. Zkrácení doby vývoje a uvedení na trh
4. Minimalizace laboratořních fází a manuálních odběrů
5. Konzistentní kvalita a snazší transfer metodiky mezi laboratoří a výrobou

Budoucí trendy a možnosti využití

RT-MALS se bude dále rozšiřovat na pilotní a výrobní linky s vyššími průtoky a vyššími nároky na GMP prostředí. Rozvoj podpora OPC-UA a další integrace s automatizačními systémy zajistí komplexnější PAT řešení. Očekává se také rozvoj pokročilých modelů predikce vlastností produktu a real-time release strategií.

Závěr

RT-MALS představuje přímý most mezi off-line charakterizací a real-time PAT, podporuje koncept QbD a Bioprocess 4.0. Technologie přináší významné zrychlení vývoje procesů, vyšší výtěžek a konzistentní kvalitu výroby komplexních biomolekul a nanomedicín.

Reference

1. Wen J., Arakawa T., Philo J.S. Size-Exclusion Chromatography with On-Line Light-Scattering, Absorbance, and Refractive Index Detectors for Studying Proteins and Their Interactions. Anal. Biochem. 240(2):155–166 (1996).
2. Mendichi R., Schieroni A.G. Fractionation and characterization of ultra-high molar mass hyaluronan: 2. On-line size exclusion chromatography methods. Polymer 43(23):6115–6121 (2002).
3. Juraszek J. et al. Stabilizing the Closed SARS-CoV-2 Spike Trimer. Nature Communications 12:244 (2021).
4. Citkowicz A. et al. Characterization of virus-like particle assembly for DNA delivery using asymmetrical flow field-flow fractionation and light scattering. Anal. Biochem. 376(2):163–172 (2008).
5. McIntosh N.L. et al. Comprehensive characterization and quantification of adeno associated vectors by size exclusion chromatography and multi angle light scattering. Scientific Reports 11:3012 (2021).
6. Mildner R. et al. Improved multidetector asymmetrical-flow field-flow fractionation method for particle sizing and concentration measurements of lipid-based nanocarriers for RNA delivery. Eur. J. Pharm. Biopharm. 163:252–265 (2021).
7. Patel B.A. et al. Multi-angle light scattering as a process analytical technology measuring real-time molecular weight for downstream process control. mAbs 10(7):945–950 (2018).