Analytical solutions for mRNA vaccines and therapeutics

Význam tématu

mRNA vakcíny a terapie představují revoluční přístup v prevenci a léčbě nemocí. Klíčovými složkami jsou velké a citlivé molekuly mRNA, chráněné v lipidových nanočásticích (LNP). Precizní analytická charakterizace těchto systémů je nezbytná pro zajištění kvality, účinnosti a bezpečnosti produktů.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje komplexní analytické řešení pro:

• sekvenční potvrzení a mapování mRNA
• analýzu kritických parametrů, jako je 5′ cap a délka poly(A) ocasu
• detekci a kvantifikaci post-transkripčních nečistot
• charakterizaci složení a stability lipidových nanočástic

Použitá metodika a instrumentace

Pro mRNA charakterizaci byly aplikovány technologie:

• LC-HRAM MS s vysokým rozlišením na systémech Vanquish a Orbitrap Exploris
• kontrolovaná částečná digesce RNázou T1 s magnetickými nosiči a automatizací KingFisher Duo Prime
• separace na DNAPac RP a IonPac kolonkách pro oligonu klotidy
• software BioPharma Finder pro automatickou identifikaci a mapování sekvencí

Pro LNP analýzu:

• UHPLC-CAD (Vanquish + Charged Aerosol Detector) pro univerzální detekci lipidů
• UHPLC-HRAM MS/MS pro kvantifikaci a detekci degradantů na Accucore C30
• Chromeleon CDS a Compound Discoverer pro zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

• Direct LC-HRAM MS workflow poskytuje >85 % sekvenční pokrytí mRNA za ~2 h bez potřeby DNA knihoven
• Reproducibilní digesce RNázou T1 zajišťuje konzistentní chromatogramy a vysokou opakovatelnost
• Metody pro 5′ capping a poly(A) analýzu umožňují přesné určení účinnosti kapovací reakce a distribučního profilu poly(A)
• Metoda scouting-u na duálním LC systému urychluje optimalizaci metod pro nečistoty
• UHPLC-CAD analýza LNP rozlišuje hlavní lipidové složky i stopové nečistoty v jednom běhu
• HRAM MS/MS identifikace lipidových degradantů (oxidace, metabolity) až při ng/µL úrovních

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní end-to-end řešení pro kvalitativní i kvantitativní kontrolu mRNA i LNP
• Zrychlení vývoje vakcín a terapeutik díky robustní, automatizované a univerzální platformě
• Možnost aplikace jak v preklinickém, tak výrobním QA/QC prostředí
• Snížení času analýzy a rizika kontaminace díky magneticky separované digesci a jednorázovým kazetám

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace mikroflow-LC a ultra-rychlých HPLC modulů pro další zkrácení analýz
• Využití umělé inteligence a strojového učení pro pokročilou analýzu MS dat a predikci modifikací
• Rozvoj metod pro charakternizaci stále rozsáhlejších nebo modifikovaných mRNA konstrukcí
• Propojení online monitoringů (PAT) pro průběžnou kontrolu procesů in vitro transkripce a formulace

Závěr

Prezentované LC-HRAM MS a UHPLC-CAD platformy poskytují ucelený přístup ke kontrole kvality mRNA vakcín a terapeutik i jejich lipidových nosičů. Díky kombinaci automatizace, vysokého rozlišení a citlivé detekce lze dosáhnout vysoké spolehlivosti analytických výsledků, zkrátit časy vývoje a zvýšit bezpečnost finálních produktů.