Automated platform buffer screening for multiple proteins on Big Tuna

Význam tématu

Stabilita proteinů je klíčová pro vývoj biologických léčiv, přičemž volba pufru významně ovlivňuje jejich konformační, chemickou a koloidální stabilitu. Automatizované platformy pro screening pufrů umožňují rychlejší a reprodukovatelnou identifikaci optimálních podmínek.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat použití platformy Big Tuna pro automatizovaný screening a výměnu pufrů u čtyř monoklonálních protilátek (mAb A–D) v šesti různých formulacích a následnou koncentrační úpravu.

Použitá instrumentace

• Big Tuna (Unchained Labs) s tlakově řízenou ultrafiltrací/diafiltrací
• Filtrační destičky Unfilter 96 a Unfilter 24 pro 100–450 µL a 0,45–8 mL vzorků
• Spektrofotometr Lunatic (A280) pro stanovení koncentrace proteinů
• Zařízení Uncle pro DLS měření velikosti a agregace proteinů

Použitá metodika

Monoklonální protilátky byly připraveny při 10 mg/mL v základním pufru 10 mM histidinu pH 6,0 s jedním z pěti excipientů (NaCl, sukroza, mannitol, arginin, glycin) nebo bez excipientu. Vzorky byly naneseny do filtračních destiček Unfilter 24 (8 mL na vrt) a na platformě Big Tuna proběhly opakované cykly tlakové ultrafiltrace/diafiltrace s orbitálním mícháním. Cílová výměna 96 % objemu se dosáhla odstraněním 66 % na cyklus, přičemž trvání cyklů se automaticky upravovalo. Po dokončení výměny následovalo 5násobné zvýšení koncentrace na ~50 mg/mL ve třech koncentračních cyklech.

Hlavní výsledky a diskuse

Buffer exchange proběhla za 10 cyklů (průměrně 27 min/cyklus, celkem ~8,5 h) s průměrnou výměnou 99,0 % (rozmezí 96,9–>99,9 %). Koncentrace dosáhly ~50 mg/mL ve 3 cyklech (průměrně 20 min/cyklus, celkem ~1,5 h), s finálními objemy 1,6 ± 0,12 mL. DLS ukázalo žádné významné změny velikosti či agregace (mAb C ~9,5 nm, mAb D ~9,7 nm, stabilní PDI), potvrzující šetrnost procesu.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace minimalizuje ruční zásahy, zvyšuje reprodukovatelnost a throughput (až 24 nebo 96 vzorků najednou), flexibilně podporuje široké objemové rozmezí. Metoda je ideální pro rané fáze vývoje biologik, urychluje identifikaci stabilních formulací a šetří čas i materiál.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření knihoven pufrů a excipientů, integrace inline analytiky (DLS, UV/Vis), automatizovaný sběr a analýza dat pro strojové učení, aplikace pro další biomakromolekuly (enzymy, peptidy) a další zvýšení efektivity cyklů.

Závěr

Platforma Big Tuna prokázala schopnost vysoce efektivního a šetrného automatizovaného screeningu pufrů a následující koncentrační úpravy proteinových vzorků s vysokou konzistencí výsledků a minimálním rizikem poškození proteinů.

Reference

• Unchained Labs. Automated platform buffer screening for multiple proteins on Big Tuna. Application Note Rev B; 2019.