IMMUNOLOGY AND PARTICULATES IN THERAPEUTICS: A MODERN GORDIAN KNOT
출처 : American Laboratory (www.americanlaboratory.com)
저자 : Dr. Stevenson은 American Laboratory의 명예 editor로 1960년대 후반부터 Varian, Altex, Bio-Rad 및 TosoHaas에서 계측 및 어플리케이션 개발에 참여해왔습니다.
그는 1968년부터 American Laboratory에 정기적으로 기고했으며, 새로운 technology와 applications에 관한 450여 편의 논문을 저술했습니다. ( rlsteven@yahoo.com )
The Next Generation Protein Therapeutics
‘Protein aggregatoin, stability, and solubility’를 주제로 한 ‘The Next Generation Protein Therapeutics Summit’ (2014. 6. 4-6)은 IBC Life Sciences (Westborough, MA)에 의해 San Francisco에서
진행되었습니다.
이 미팅에서는 생물학 제제의 미개척 영역에 도전하고 있는 전문가들로부터 미래에 대한 의견을 들을 수 있었으며, 논의된 주제는 다음과 같습니다.
 의료분야의 주요 요구를 충족할 수 있는 단백질 scaffolds에 관한 임상 연구의 최신 성과
세포에 단백질을 전달하기 위한 성공적 접근 방법
효율, 속도, 품질 개선으로 연결되는 공학 설계의 독창적 접근 방법
차세대 항체 약물 결합체 (ADC)의 개발을 가능하게 하는 새로운 conjugation, linker, payload 기술
암과 바이러스성 질환 치료를 위한 새로운 면역 치료 설계 및 개발
혈장 반감기를 연장할 수 있는 성공적인 PEG 대체 물질 개발
Protein characterization
면역과 관련된 단백질을 연구함에 있어서 단백질의 특성 분석이 매우 중요합니다. Arvinte 교수는 (University of Geneva, Switzerland) 강의에서 단백질의 특정 성질과
drug delivery systems을 분석하는 목적에 맞는 분석 방법의 필요성이 강조하였습니다. 특히 단백질의 aggregation 특성과 관련되어, aggregation을 일으키는 요인/변수는 매우 많으며
이 특성을 밝히는 정의된 기술은 없다는 점이 언급되었습니다.
Several lectures on protein aggregation
사람들은 대부분 어떻게 하면 aggregation을 피할 수 있을지에 관심을 보입니다. 그러나 Arvinte 교수는 일부 drugs는 체내에서 aggregation이 일어났을 때 더 효과적일 수 있다고 지적하며,
그 예로 Human calcitonin과 long-acting insulin anlogs를 언급하였습니다. 이 외에도 단백질 aggregation 메커니즘에 대한 여러 강의가 진행되었는데, 단백질의 biotherapeutics를 향상시키기 위해
관련된 문제를 해결하고 화학적 방법을 사용하는 대안 개발에 대한 내용이었습니다.
Measurement of particle size distribution
Dr. Stevensons은 단백질 aggregates 이슈에 대한 사람들의 많은 관심을 목격하였으며 기존에 개발된 기기가 단백질 aggregates의 특성을 분석하기 위한 목적으로 사용될 수 있는지 궁금했습니다.
마침 Denise Nawrocki (Department of Viral Vaccine Research, Merck Research Laboratories, Merck & Co., West Point, PA)의 강의에서 particle size distribution을 측정하는데 사용되는
LUMiSizer® (LUM GmbH, Berlin, Germany) 기기가 소개되었습니다. 독일 LUM사의 LUMiSizer는 80% solids가 용해/현탁되어있는 고농도의 용액에도 적용가능하다고 하였습니다.
Arvinte 교수의 경험에 따르면 paints, polymers를 비롯한 다른 suspension에도 적용 가능함을 보장한다고 하였습니다.
LUMiSizer는 원심분리 원리를 사용하며 전용 sample tube인 cell을 수평으로 LUMiSizer 내부의 rotor에 장착합니다. Rotor가 돌면서 원심력으로 샘플 내 입자를 층분리시키게 됩니다.
시료가 담긴 cell이 회전할 때, laser는 cell의 major axis를 따라 optical profile (빛 투과도)을 측정합니다. 샘플 내 입자의 구조에 따라 다른 optical profile이 기록됩니다.
Nawrocki는 LUMiSizer와 light scattering (LS)의 결과를 비교하였습니다. LUMiSizer에서 측정되는 샘플의 최소 농도는 0.00015 vol %이고, 부피는 0.05 ~ 2.0 mL 입니다.
측정 시간은 1초 ~ 99 시간이며, rotor는 1회에 12개 샘플을 처리 할 수 있습니다. 샘플을 cell에 loading하고 rotor에서 회전시키면서 측정 되도록하며, 샘플은 회수 가능하고 재 혼합 될 수 있습니다.
이 사례 연구에서, LS는 큰 입자들에 잘 반응하여, 일반적으로 LUMiSizer보다 10배 더 큰 particle/polymer에 대한 값을 제공하는 것으로 나타났습니다.
LUMiSizer는 작은 입자 (40nm~)까지 측정할 수 있으며, LS와 측정하는 입자 크기의 차이에도 불구하고 LUMiSizer는 동일한 정성 결과를 제공하였습니다.
Nawrocki는 또한 LUMiSizer가 특별히 백신의 안정성 향상을 위한 첨가물을 포함하는 formulation 연구에 사용될 수 있다고 하였습니다. LUMiSizer는 빠른 속도로 분산 안정성을 측정하여
LS와 비교하여 연구 시간을 25%나 줄여주었습니다. 이를 통해 가장 안정성을 보이는 첨가물의 비율을 도출할 수 있었으며, freeze-thaw stability study보다 측정 시간을 30%나 줄일 수 있다고
소개하였습니다.
Benefits of LUMiSizer®
다양한 instability mechanism 구별 가능
농축된 (~90%) 샘플 분석 가능
샘플의 고유한 figerprints를 측정
입자 density 측정 가능
고농도의 샘플에서도 입자 크기 측정이 가능
샘플의 변화를 top부터 bottom까지 완벽하게 관찰할 수 있음
빠르고 직접적으로 분산 안정성을 측정
Shelf-life의 비교 예측 가능
광범위한 온도 범위에서 측정 가능 (4 ~ 60 ˚C)
12개 샘플의 분산 안정성을 동시에 측정 가능
분산의 최적화에 활용
빠르고 쉬운 조작, 분석
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LumiSizer Dispersion Analyzer
LumiFuge Stability Analyzer
LumiReader PSA Separation Analyzer
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