Deformulating Size Exclusion Chromatography for LNP Payload Quantitation
Aplikace | 2024 | WatersInstrumentace
V současné fázi rozvoje genové a buněčné terapie představují lipidové nanočástice jako nosiče mRNA zásadní roli při dodání terapeutického nákladu. Spolehlivá a rychlá analýza obsahu mRNA uvnitř LNP je klíčová pro kontrolu kvality, optimalizaci výrobních procesů a zajištění bezpečnosti finálního produktu.
Cílem studie bylo vyvinout rychlou a univerzální metodu online deformulace LNP a následné separace a kvantifikace uvolněné mRNA pomocí SEC-UV. Autoři zkoumali nedostatky běžných protokolů s detergentem Triton X-100 a navrhli mobilní fázi obsahující aniontový detergent a organické rozpouštědlo, které eliminují potřebu samostatné přípravy vzorku.
Analýzu realizovali na UPLC systému s kvaternárními pumpami a UV detektorem nastaveným na 260 a 230 nm. Pro separaci byl nasazen sloupec GTxResolve Premier BEH SEC 450 Å o rozměrech 4,6 × 150 mm při teplotě kolony 40 °C a teplotě vzorku 6 °C. Mobilní fáze sestávala z fosfátového pufru PBS (pH 7,4) s 20 % isopropanolem a 0,2 % SDS, filtrována přes 0,2 µm membránu. Objem injekce činil 0,1–1,0 µL při průtoku 0,25–0,5 mL/min.
Native SEC potvrdila zachování struktury LNP a nemožnost spolehlivě oddělit volnou mRNA od intaktních částic. Offline deformace Tritonem vedla k částečné denaturaci a interferencím v chromatogramu. Implementací SDS a isopropanolu do mobilní fáze došlo k úplné inline deformulaci LNP při injekci, s A260/230 poměrem blízkým hodnotám čisté RNA. Optimalizace parametrů (40 °C, 0,2 % SDS) zajistila vysokou návratnost a robustní separaci různě velkých mRNA (>2 000 nt až 5 000 nt).
Metoda lze rozšířit na hodnocení komplexních LNP pro genové editace nesoucích kombinaci Cas mRNA a guide RNA. Dalším krokem je přizpůsobit různé pórovitosti SEC sloupců (např. 1000 Å) k dosažení vyšší rozlišovací schopnosti a aplikovat podobný přístup na proteinové nebo virové nanočástice.
Vyvinutá online deformující SEC-UV metoda umožňuje rychlou, efektivní a kvantitativní analýzu mRNA v LNP bez nutnosti složité přípravy vzorku. Klíčovým prvkem je vhodně zvolená mobilní fáze s SDS a isopropanolem, která zajišťuje úplnou denaturaci a přímo na kolonu uvolněnou mRNA oddělí podle velikosti.
1. Sparmann A, Vogel J EMBO J 2023;42(21):e114760
2. Jia X et al. J Chrom B 2021;1186:123015
3. Porterfield JZ, Zlotnick AA Virology 2010;407(2):281–288
4. SCIEX Application Note Biopharma mRNA Assessment
5. Fekete S et al. Trends Anal Chem 2023;117088
6. Fekete S et al. J Pharm Biomed Anal 2023;224:115174
7. Zhang J et al. Anal Chem 2012;84(14):6088–6096
8. Packer M et al. Nat Commun 2021;12:6777
9. Koetsier G, Cantor E New England Biolabs Tech Note 2019
10. Ramirez-Cuevas I, Papakonstantinou I ACS Photonics 2022;9(2):672–681
11. Muramatsu H et al. Mol Ther 2022;30(5):1941–1951
12. D’Atri V et al. Int J Mol Sci 2024;25:6254
GPC/SEC
ZaměřeníLipidomika
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
V současné fázi rozvoje genové a buněčné terapie představují lipidové nanočástice jako nosiče mRNA zásadní roli při dodání terapeutického nákladu. Spolehlivá a rychlá analýza obsahu mRNA uvnitř LNP je klíčová pro kontrolu kvality, optimalizaci výrobních procesů a zajištění bezpečnosti finálního produktu.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout rychlou a univerzální metodu online deformulace LNP a následné separace a kvantifikace uvolněné mRNA pomocí SEC-UV. Autoři zkoumali nedostatky běžných protokolů s detergentem Triton X-100 a navrhli mobilní fázi obsahující aniontový detergent a organické rozpouštědlo, které eliminují potřebu samostatné přípravy vzorku.
Použitá metodika a instrumentace
Analýzu realizovali na UPLC systému s kvaternárními pumpami a UV detektorem nastaveným na 260 a 230 nm. Pro separaci byl nasazen sloupec GTxResolve Premier BEH SEC 450 Å o rozměrech 4,6 × 150 mm při teplotě kolony 40 °C a teplotě vzorku 6 °C. Mobilní fáze sestávala z fosfátového pufru PBS (pH 7,4) s 20 % isopropanolem a 0,2 % SDS, filtrována přes 0,2 µm membránu. Objem injekce činil 0,1–1,0 µL při průtoku 0,25–0,5 mL/min.
Hlavní výsledky a diskuse
Native SEC potvrdila zachování struktury LNP a nemožnost spolehlivě oddělit volnou mRNA od intaktních částic. Offline deformace Tritonem vedla k částečné denaturaci a interferencím v chromatogramu. Implementací SDS a isopropanolu do mobilní fáze došlo k úplné inline deformulaci LNP při injekci, s A260/230 poměrem blízkým hodnotám čisté RNA. Optimalizace parametrů (40 °C, 0,2 % SDS) zajistila vysokou návratnost a robustní separaci různě velkých mRNA (>2 000 nt až 5 000 nt).
Přínosy a praktické využití metody
- Není potřeba samostatná příprava vzorku ani offline extrakce.
- Rychlý průběh analýzy do 10 minut.
- Možnost simultánního rozlišení a kvantifikace více mRNA v jedné aplikaci.
- Vysoká reprodukovatelnost a snadná implementace v rutinních laboratořích QA/QC.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metoda lze rozšířit na hodnocení komplexních LNP pro genové editace nesoucích kombinaci Cas mRNA a guide RNA. Dalším krokem je přizpůsobit různé pórovitosti SEC sloupců (např. 1000 Å) k dosažení vyšší rozlišovací schopnosti a aplikovat podobný přístup na proteinové nebo virové nanočástice.
Závěr
Vyvinutá online deformující SEC-UV metoda umožňuje rychlou, efektivní a kvantitativní analýzu mRNA v LNP bez nutnosti složité přípravy vzorku. Klíčovým prvkem je vhodně zvolená mobilní fáze s SDS a isopropanolem, která zajišťuje úplnou denaturaci a přímo na kolonu uvolněnou mRNA oddělí podle velikosti.
Reference
1. Sparmann A, Vogel J EMBO J 2023;42(21):e114760
2. Jia X et al. J Chrom B 2021;1186:123015
3. Porterfield JZ, Zlotnick AA Virology 2010;407(2):281–288
4. SCIEX Application Note Biopharma mRNA Assessment
5. Fekete S et al. Trends Anal Chem 2023;117088
6. Fekete S et al. J Pharm Biomed Anal 2023;224:115174
7. Zhang J et al. Anal Chem 2012;84(14):6088–6096
8. Packer M et al. Nat Commun 2021;12:6777
9. Koetsier G, Cantor E New England Biolabs Tech Note 2019
10. Ramirez-Cuevas I, Papakonstantinou I ACS Photonics 2022;9(2):672–681
11. Muramatsu H et al. Mol Ther 2022;30(5):1941–1951
12. D’Atri V et al. Int J Mol Sci 2024;25:6254
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
ASGTC: mRNA/LNP Multiattribute Quantitation of Payload(s), Size and Heterogeneity With Size Exclusion Chromatography Coupled to Multiangle Light Scattering
2024|Waters|Postery
mRNA/LNP Multiattribute Quantitation of Payload(s), Size and Heterogeneity With Size Exclusion Chromatography Coupled to Multiangle Light Scattering a b b a Mateusz Imiołek , Lavelay Kizekai , Bala Addepalli , Szabolcs Fekete , Matthew Lauber a - Waters Corporation, Rue…
Klíčová slova
sec, secmrna, mrnagrna, grnalnps, lnpslnp, lnppayloads, payloadsmals, malsdenaturing, denaturinggtxresolve, gtxresolvefluc, flucscattering, scatteringpayload, payloaddeformulation, deformulationcomirnaty, comirnatydetergent
Efficient Profiling of Lipid Nanoparticle Formulations Using Waters GTxResolve 2000 Å SEC Column, MaxPeak Premier 3 μm
2025|Waters|Aplikace
Application Note Efficient Profiling of Lipid Nanoparticle Formulations Using Waters GTxResolve 2000 Å SEC Column, MaxPeak Premier 3 µm Abraham Samuel Finny, Lavelay Kizekai, Christian Reidy, Mandana Fasth, Balasubrahmanyam Addepalli, Matthew Lauber Waters Corporation, United States Published on May 05,…
Klíčová slova
lnp, lnpsec, secelambda, elambdagtxresolve, gtxresolveacquity, acquitylnps, lnpspremier, premierionic, ionicmanager, managerdls, dlshps, hpsmaxpeak, maxpeakcolumn, columnmilli, milliprivacy
Development and optimization of LNP formulations – using the KNAUER NanoScaler
2022|KNAUER|Aplikace
Science with Passion Development and optimization of LNP formulations – using the KNAUER NanoScaler Josep Garcia, Carles Felip, Curapath Curapath, Av. Benjamin Franklin 19 46980 Paterna, Valencia (Spain), www.curapath.com Svea Stephan, Paul Pietsch, [email protected] KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH, Hegauer Weg…
Klíčová slova
nanoscaler, nanoscalerlnps, lnpspdi, pdilnp, lnppdna, pdnaave, avemrna, mrnaherringbone, herringboneknauer, knauertfr, tfrlipid, lipidaverage, averagepassion, passionformulations, formulationsencapsulation
Analysis of mRNA-Lipid Nanoparticles in Human Plasma using SEC-Static Dual-Angle Light Scattering and Refractive Index Detection
2024|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Biopharma Analysis of mRNA-Lipid Nanoparticles in Human Plasma using SEC-Static Dual-Angle Light Scattering and Refractive Index Detection Authors Introduction Brian Liau, Suresh Babu C.V., and Ravindra Gudihal Agilent Technologies, Inc. In recent years, lipid nanoparticles have been used…
Klíčová slova
mrna, mrnalnps, lnpslnp, lnpplasma, plasmarefractive, refractivemultidetector, multidetectordls, dlsindex, indexdual, dualsec, secintact, intactangle, anglecomponents, componentsscattering, scatteringkinetics