Sail through formulation screening on Uncle and Honeybun

Význam tématu

Biologická léčiva, zejména monoklonální protilátky, vyžadují formulace stabilní vůči teplotním i koncentračním stresům. Vysoká koncentrace často vede k nadměrné viskozitě a snížené stabilitě, což komplikuje výrobu, dopravu a aplikaci léčby. Včasná a efektivní optimalizace složení může předejít problémům během vývoje a výroby a zkrátit čas nutný k uvedení léčiva na trh.

Cíle a přehled studie

Studie využila kombinovaný přístup k rychlému screeningu formulací mAb pomocí platformy Uncle pro komplexní analýzu stability (fluorescence, SLS, DLS) a mikromolekulárního viskometru/rheometru Honeybun. Cílem bylo identifikovat vliv excipientů (sucrosa, arginin, NaCl a jejich kombinace) na termální stabilitu a viskozitu několika monoklonálních protilátek v různých koncentracích.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byly použity mAb1, mAb2, adalimumab a trastuzumab ředěné a bufferované pomocí robota Big Tuna. Termální rampy (15–95 °C) s měřením fluorescence a SLS vedl systém Uncle, zatímco DLS poskytla velikostní distribuci částic. Viskozitu při 20 °C a 100 mg/mL určoval Honeybun v režimech nízkého objemu a default. K ověření koncentrace a velikosti sloužil přístroj Stunner.

Hlavní výsledky a diskuse

• Sucrosa významně zvýšila konformační stabilitu (Tm) mAb1 a trastuzumabu, zatímco arginin zlepšoval teplotu nástupu agregace (Tagg).
• Kombinace sucrosy a argininu přinesla optimální výsledky pro mAb2 a adalimumab, avšak synergický efekt nebyl vždy výrazný.
• DLS potvrdila monodisperzitu při nižších teplotách a vznik agregátů při vysokých, především v přítomnosti NaCl a argininu.
• Vysoká koncentrace proteinu ovlivnila stabilitu individuálně pro každý mAb; mAb2 vykázala zlepšení stability při přechodu z 1 na 10 mg/mL.
• Viskozita byla nejnižší v přítomnosti argininu u explozivně viskózních vzorků; sucrosa však udržela vyvážený profil mezi stabilitou a přijatelností viskozity.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlý a nízkoobjemový screening s Uncle a Honeybun umožňuje efektivní výběr formulace již v raných fázích vývoje. Jediný vzorek lze komplexně charakterizovat pomocí ortogonálních metod, čímž se šetří čas, materiál i náklady. Výsledky podporují rozhodování o vhodných excipientech pro zajištění stability a vhodné viskozity pro subkutánní a intravenózní podání.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další miniaturizace a automatizace formulace screeningových workflow.
• Integrace online monitoringu stability během procesního vývoje a výroby.
• Rozšíření metodik o nové detekční principy pro pokročilé glykoformní a povrchové charakterizace.

Závěr

Kombinace platformy Uncle a Honeybun představuje efektivní přístup k optimalizaci formulací monoklonálních protilátek. Díky nízkorozměrovým vzorkům a paralelnímu měření lze rychle identifikovat stabilizační excipienty a minimalizovat vývojová rizika. Tento framework usnadňuje přechod od raného screeningu až k výrobním dávkám.

Reference

1. Jarasch A. et al. Developability assessment during the selection of novel therapeutic antibodies. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2015;104(6):1885–1898.
2. Wang W. et al. Antibody Structure, Instability, and Formulation. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2007;96(1):1–26.
3. Kamerzell TJ. et al. Protein-excipient interactions: Mechanisms and biophysical characterization applied to protein formulation development. Adv Drug Deliv Rev. 2011;63(13):1118–1159.
4. Berteau C. et al. Evaluation of the impact of viscosity, injection volume, and injection flow rate on subcutaneous injection tolerance. Medical Devices. 2015;8:473–484.
5. Hong T. et al. Viscosity Control of Protein Solution by Small Solutes: A Review. Curr Protein Pept Sci. 2017;19(8):746–758.