Spot aggregation early with B22 and kD on Stunner

Význam tématu

Produkty biologické povahy, zejména terapeutické proteiny ve vysokých koncentracích, jsou náchylné k nežádoucí agregaci, která zhoršuje jejich účinnost a stabilitu. Parametry kD (difuzní interakční parametr) a B22 (druhý virialový koeficient) představují klíčové ukazatele kolloidální stability a agregace proteinů. Rychlé a spolehlivé stanovení těchto parametrů je nezbytné pro efektivní formulaci a screening biopharmaceutik.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této aplikace bylo demonstrovat možnost simultánního a nezávislého měření kD a B22 na přístroji Stunner pomocí DLS (dynamického rozptylu světla) a SLS (statického rozptylu světla) bez nutnosti ředění vzorků. Studie porovnala chování lysozymu kuřecích vajec (HEWL) v různých solných podmínkách a referenční monoklonální protilátky NIST mAb ve formě RM 8671.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření byla využita platforma Stunner vybavená:

• micro-volume UV/Vis spektrem pro přesné stanovení koncentrace proteinů,
• DLS pro stanovení difuzního koeficientu a velikosti částic,
• SLS pro měření intenzity rozptylu světla a výpočet B22,
• Stunner destičky s mikrofluidickým okruhem (2 µl vzorku),
• Homebrew toolkit pro stanovení viskozity prostředí za pomoci 30 nm polystyrenových kuliček.

Hlavní výsledky a diskuse

u HEWL v 10 mM acetátovém pufru pH 4,6 byla v nízké hladině NaCl (100 mM) zjištěna kladná hodnota kD, indikující odpudivé interakce a dobrou stabilitu. V prostředí s vysokou koncentrací NaCl (400 mM) se kD změnilo na záporné, což odpovídá přechodné atraktivitě a pozorovanému zakalení při 4 °C. B22 a kD měřené na Stunneru korelovaly s literárními hodnotami. Pro NIST mAb v 25 mM His/His-HCl pH 6 byly obě veličiny kladné a v souladu s publikovanými údaji o optimalizované formulaci, což potvrzuje spolehlivost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Stunner umožňuje:

• nezávislé a simultánní stanovení kD a B22 z jednoho ředicího gradientu,
• práci s mikroobjemy (2 µl) bez potřeby ředění koncentrovaných vzorků,
• vysokou propustnost až 96 měření za hodinu,
• automatizované odstraňování odlehlých dat a volitelnou manuální kontrolu,
• integraci s 21 CFR Part 11 pro dodržení regulačních požadavků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšiřitelnost Homebrew toolkit umožňuje vývoj nových aplikací pro viskozitní testy, měření dalších intermolekulárních parametrů a adaptaci na jiná biočásticová činidla. Další trendy zahrnují vyšší automatizaci, zmenšení objemu vzorků a implementaci strojového učení pro predikci stability na základě kombinovaných dat kD, B22 a spektrálních charakteristik.

Závěr

Platforma Stunner nabízí unikátní kombinaci UV/Vis kvantifikace, DLS a SLS analýzy pro rychlé a precizní stanovení difuzního interakčního parametru kD a druhého virialového koeficientu B22. Metoda prokazuje shodu s literárními daty a poskytuje laboratořím účinný nástroj pro vývoj stabilních proteinových formulací.

Reference

1. Volkin, D.B.; Protein–excipient interactions: mechanisms and biophysical characterization applied to protein formulation development. Advanced Drug Delivery Reviews 2011, 63, 1118–1159.
2. Saluja, A.; Diffusion and sedimentation interaction parameters for measuring the second virial coefficient and their utility as predictors of protein aggregation. Biophysical Journal 2010, 99(8), 2657–2665.
3. Schiel, J.; NISTmAb common technical document case study; 6th International Symposium on Higher Order Structure of Protein Therapeutics (HOS 2017).