High-throughput protein stability screens with Aunty

Význam tématu

Stabilita proteinů je klíčovým parametrem v návrhu a výrobě biologických léčiv. Vysokopropustné testy stability pomáhají rychle identifikovat optimální podmínky pro skladování a formulaci, minimalizovat agregaci a zlepšit konformační i kolizní stabilitu proteinů. Díky kombinaci různých detekčních metod lze získat komplexní pohled na chování proteinů během tepelného rampování.

Cíle a přehled studie

Cílem technické poznámky bylo představit platformu Aunty, která umožňuje paralelní měření konformační stability (Tm) a vzniku agregátů (Tagg) ve formátu SBS quartz 96-jamkové destičky. Studie demonstruje, jak lze s minimálním odběrem vzorku (8 µl/jamku) pomocí intrinsic fluorescenční metody a statického i dynamického rozptylu světla urychlit screening proteinů a formulací.

Použitá metodika a instrumentace

Platforma Aunty obsahuje:

• Quartzové 96-jamkové destičky SBS formátu – zajišťují vynikající optickou propustnost a chemickou odolnost.
• 280 nm LED excitaci pro intrinsic fluorescenci – detekce red a blue shiftu při denaturaci.
• Statický (SLS) a dynamický (DLS) rozptyl světla – simultánní snímání intenzity a velikostní distribuce částic.
• Přesnou tepelnou kontrolu 15–95 °C s rozlišením 0,1 °C/min.
• Automatizační API – plně připravené pro robotické systémy a vysokou propustnost.

Hlavní výsledky a diskuse

Experimenty na 1 mg/ml bovinní IgG v PBS s a bez 500 mM argininu ukázaly:

• Snížení Tm o 3,5 °C při přítomnosti argininu a posunutí Tagg z 68,5 °C na 73,4 °C.
• Dynamické měření velikosti (Tsize) navýšené u agregátů v přítomnosti argininu z 70,2 °C na 72,7 °C.
• Vysoce reprodukovatelné výsledky – CV Tm ≤0,8 % a CV Tagg ≤1,1 % u 96 replikátů bovinní IgG.
• Screening sedmi monoklonálních protilátek s různými excipienty pro rychlou identifikaci vhodných složení, například NaCl snižovalo Tm trastuzumabu o 2,6 °C, ale u bovinní IgG zvyšovalo Tagg.

Přínosy a praktické využití metody

Platforma Aunty přináší:

• Výrazné snížení spotřeby vzorku (8 µl/jamku) při vysoké citlivosti detekce (SLS 50 µg/ml IgG, DLS 0,1 mg/ml lysozymu).
• Možnost paralelního sledování konformační stability a agregace v jednom experimentu.
• Vysokou propustnost vhodnou pro screening stovek vzorků a variant formulací.
• Integraci do automatizovaných linek díky otevřenému API a standardnímu destičkovému formátu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření Aunty do dalších oblastí:

• Automatizované workflow s umělou inteligencí pro předpověď stability a optimalizaci formulací.
• Kombinace s mikrofluidickými platformami pro další snížení objemů vzorku.
• Rozšíření metodiky na jiné biomolekuly (peptidy, nanobodies, konjugáty).
• Integrovaná analýza více parametrů (viskozita, termodynamika vazby, kinetika agregace).

Závěr

Aunty nabízí unikátní spojení intrinsic fluorescence, SLS a DLS v quartzové 96-jamkové destičce s minimální spotřebou vzorku. Díky vysoké přesnosti termální kontroly a plné automatizaci umožňuje rychle identifikovat optimální podmínky pro formulaci biologických léčiv a zkrátit dobu vývoje.

Reference

1 Protein-excipient interactions: Mechanisms and biophysical characterization applied to protein formulation development, TJ Kamerzell et al., Advanced Drug Delivery Reviews, 2011, 63(13):1118–1159.