Andrew+移液機器人新技能 | 高通量制備用于遞送mRNA的脂質納米顆粒(LNP)

2024-01-18 17:31:27 482閱讀次數

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脂質納米顆粒（LNP）因其高遞送效率，以及低毒性、低免疫原性等優勢，是實現mRNA、寡核苷酸、CRISPR等基因治療藥物遞送的Z成熟的遞送系統之一。比如2018年批準上市的Patisiran開創性療法，以及多款COVID-19疫苗，都采用了LNP配方。LNP通常由各類可電離陽離子脂質，以及磷脂酰膽堿(PC)、膽固醇和聚乙二醇(PEG)脂質等組成。為了優化藥物遞送效率，需要基于實驗設計對LNP配方成分進行詳盡的篩選。高效制備用于篩選的LNP樣本，是設計開發LNP遞送系統的必備條件。根據不同規模級別和應用目的，常見的LNP制備方法包括手動液相混合、微流控芯片包封等（圖1）。

近日，公司與德國拜耳制藥合作，基于Andrew+移液機器人工作流程，開發了自動化、高通量的LNP制備方法，可以在2小時內完成96個LNP樣本制備，樣本間重復性良好，對比數據表明，采用本制備方法所得LNP樣本可與其他Z先進LNP制備方法相媲美。

方法亮點

高通量：

2小時內制備96個LNP樣本

低成本：

LNP原料消耗低于微流控制備方法

結果佳：

所得LNP轉染效率和包封率與其他先進方法相當，同時具有良好的重復性。

圖1. 三種混合方法常用于LNP制備。

小規模批次制備：水相和乙醇相移液器快速抽打混合；

中等規模批次制備：水相和乙醇相振蕩渦旋充分混合；

大規模批次制備：水相和乙醇相由微通道結構引導的層流快速微混合。

Andrew+儀器制備LNP的配置

自動化液體處理使用Andrew+ (Waters - Andrew Alliance，Switzerland)，配備10 μL和300 μL單通道移液器，1,200 μL 8通道移液器和Peltier+模塊，耗材及相應Domino。（圖2）

圖2. A. Andrew+正面視圖；B.用于LNP制備流程的儀器模塊俯視圖。

LNPs制備方法

分別采用微流控法（NanoAssemblr? Ignite?）、手動移液法，以及機器人制備流程（Andrew+, Waters），制備載有mRNA的LNP樣本。

圖3. Andrew+機器人開始工作時OneLab?工作界面截圖。

對比結果和討論

3種不同方法制備的LNP表征結果和對比表明，Andrew+制備的顆粒平均粒徑略大于手工制備的顆粒，而近似的PDI顯示出各方法所得LNP顆粒大小范圍一致。同時，Andrew+制備LNP的包封效率(97%)與其他方法一致。以Z終濃度100 ng每孔轉染HepG2細胞來評估不同制備方法所得LNP的轉染效率，結果顯示Andrew+制備LNP轉染HepG2細胞效率與其他LNP制備方法相當。同時，使用Andrew+高通量、高精度的移液方法具有足夠的孔間重復性(n=8)，因此研究所得表征參數均具有很高的精度。

綜上所述，使用Andrew+簡化LNP配方開發具有可行性，基于自動化技術的高通量LNP制備流程有望助力mRNA療法的快速發展。

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參考文獻

X. Wang, S. Liu, Y. Sun, X. Yu, S.M. Lee, Q. Cheng, T. Wei, J. Gong, J. Robinson, D. Zhang, X. Lian, P. Basak, D.J.Siegwart, Nature Protocols 18(1) (2023) 265–291.
D. Ulkoski, M.J. Munson, M.E. Jacobson, C.R. Palmer, C.S. Carson, A. Sabirsh, J.T. Wilson, V.R. Krishnamurthy, High-Throughput Automation of Endosomolytic Polymers for mRNA Delivery, ACS Applied Bio Materials 4(2) (2021) 1640–1654.
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