USING LIPID NANOPARTICLES TO DESIGN VACCINE DELIVERY SYSTEMS
Lipid nanoparticles (LNPs)는 가장 진보된 약물 delivery system 중의 하나입니다. 재조합 단백질과 핵산 기반 백신을 사용할 때
LNPs는 항원을 안전하고 효과적으로 전달하므로, LNPs를 만드는 것은 현재 백신 연구에서 중요한 사안이 됩니다.
LNPs는 체내 순환 시간을 증가시키고 타겟 지점에 항원을 전달할 수 있도록 돕습니다.
이 블로그에서 우리는 LNPs가 delivery system에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 개괄적 설명을 제공하고, delivery system으로서
LNPs의 장점을 설명합니다.
10-1,000 nanometer 지름을 갖는 LNPs는 지질 기반 계면활성제를 함유한 vesicle입니다. 백신 제조에서 LNPs는 체내 백신의 경로를
결정하는 delivery system의 맞춤 제작이 가능하도록 합니다.
LNPs가 delivery system에 영향을 주는 방법
백신의 효능을 돕고 원하는 경로로 가게 하기 위해 LNPs가 채택될 수 있었던 LNPs의 몇가지 특징은 다음과 같습니다.
- phospholipid 유형
- Carrier oil (일반적으로 cholesterol)
- 체내 순환 시간을 증가시키고 면역시스템에 의해 입자가 파괴되지 않도록 표면을 수정
- 항원 유형 (예, 단백질 또는 RNA)
- 가공 방법 (예, Microfluidizer™ technology를 사용한 thin film method)
- 입자의 표면 전하
이러한 특징들은 최종 생산된 백신의 다음과 같은 특징에 영향을 줍니다.
- 활동성
- 면역원성
- 체내 순환 시간
- Depot 효과 (항원을 천천히 방출)
- 입자 크기
입자 크기는 특별히 LNPs에서 중요하며, 사이즈가 작을수록 체내에서 더 나은 순환이 가능합니다.
우리는 LNPs의 vesicle 크기의 중요성을 더 알아보기 위해 University of Strathclyde와 함께 일하였습니다.
다음 링크를 클릭하시면 관련된 웹 세미나를 보실 수 있습니다. (https://www.microfluidics-mpt.com/lp-webinar-formulating-liposomes)
LNPs의 준비과정
아래 이미지는 LNPs를 생산하는 일반적인 기술을 설명합니다. Phospholipid (Carrier oil과 활성물질)를 용매에 녹이고 증발시킵니다.
Phospholipid를 가수분해 하기 위해 버퍼를 첨가한 후, 따뜻하게 하고 vortexing하여 줍니다. 다음으로, 항원을 첨가하여 multi-layer vesicles (MLVs)이 생성되도록 합니다.
이 용액을 Microfluidics Processor로 처리하여 작은 uni-lamellar vesicles이 되도록 입자 크기를 줄입니다.
※ Image Ref: University of Strathclyde research
Delivery system으로서 LNPs의 장점
LNPs Delivery system의 선택은 백신 개발에 많은 장점을 도출합니다. 여기에는 그 중 몇 가지를 제시해 드립니다.
친수성과 소수성 agents 모두 높은 효율로 함께 encapsulation 될 수 있습니다.
LNPs는 불활성, 생체 적합성 polymers로 coating될 수 있어 체내에서 liposome의 순환 반감기를 연장할 수 있습니다.
LNPs는 또한 특별한 ligands에 의해 기능을 얻을 수 있는데, 기능은 어떤 세포, 조직, 기관이 백신의 타겟이 될 지와 관련된 백신의 행동 경로에 대한 것입니다.
백신의 효능에 대한 LNPs의 전하의 영향
LNPs의 전하를 조절하는 것은 백신 생산에서 자산과 같은 것인데, 이는 백신 제조자가 백신이 어떻게 체내 분포를 할지 명령하는 것을 의미하기 때문입니다.
이에 대해 논의하기 위해 우리는 서로 다른 전하를 띤 4종의 LNPs delivery system formulations의 순환율을 조사하였습니다.
음이온 formulations은 중성으로 하전 된 formulations보다 접종 부위로부터 더 빠르게 이동하였습니다. 반대로 양이온 formulations는 접종 부위에 더 오래 남아있었으며
이를 통해 depot 효과를 형성하여 항원이 접종 부위로부터 천천히 방출되었습니다.
백신 제조업체에는 이러한 depot 효과는 천천히 지속적인 항원 방출이 바람직한 곳에서 delivery system을 도울 수 있습니다. 이것은 또한 환자에게 면역성을 생성하기 위해
작은 용량이 필요하다는 것을 의미합니다.
그러나 면역원성을 유발하기 위해 혈청에 고 농도의 항원이 필요하다면 depot 효과는 역효과가 될 수 있습니다. 이를 이루기 위해서는 가능한 빨리 방출되고
순환되기 위해 활성물질이 필요합니다. 음으로 하전 된 LNPs는 항원의 빠른 방출을 이루는데 가장 좋은 방법입니다.
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LM20 Laboratory Microfluidizer
M815 Microfluidizer
M700 series Microfluidizer for production
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