布鲁克创新技术攻克脂质纳米颗粒(LNP)降解产物分析难题

科技   科学   2024-08-22 13:13   上海  


ASMS Poster# 布鲁克创新技术

脂质纳米颗粒(LNP)降解产物分析





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前言





脂质纳米颗粒(Lipid nanoparticles,LNPs)技术作为mRNA等药物递送的重要手段,可以将核酸药物等成分,递送至目标细胞或组织,避免成分受到体内酶的降解。脂质载体技术与传统的药物传递方式相比有很多优势,比如增加药物的稳定性、生物利用度和分布等。

LNP通常由4类成分组成:胆固醇、中性辅助磷脂(如DSPC等)、可离子化阳离子脂质(如DOTAP等)、PEG脂质(如DMG-PEG-2000等)。随着对LNP研发的不断深入,LNP受外界环境影响而发生的改变,日益受到人们的关注。比如,温度的变化会影响脂质及mRNA的完整性,湿度则有可能引起脂质双分子层的不稳定,光照会引起成分的光氧化损伤等等。这些因素会改变LNP的结构和功能特性,给药品的储存、运输及疗效稳定性带来很大挑战。

因此,对于LNP受外界环境影响的研究,对相关药物的有效性与安全性非常重要。然而,LNP降解产物成分复杂,同分异构体多,常规分析方法难以进行有效的分析。

布鲁克在LNP分析领域拥有完整的解决方案,结合4D-脂质组学流程,可有效解决LNP降解产物分析等难题。

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实验方法及结果







图1. 流程设计

该流程结合了超高效液相色谱(UHPLC)、TIMS离子淌度、高分辨质谱(HRMS)以及MetaboScape®软件等,在对脂质同分异构体、以及m/z相近的降解产物等实现强大分离的同时,还可提供如保留时间、CCS、MS和MS/MS等多维信息,确保信息的准确度。

如下图所示,UV照射后的LNP样品,其成分复杂度明显上升,从保留时间-离子淌度热图中,可看出产生了很多新的降解产物。比如脂质成分MC3,可明显观测到其产生了MC3+O,MC3+2O的降解产物。而如果没有TIMS离子淌度,仅凭色谱与常规高分辨质谱提供的信息,则会丢失掉很多降解产物的信息。借助于TIMS离子淌度的超高淌度分辨率,不但可以区分同分异构体或m/z相近的降解产物,还可以降低谱图复杂性,从而便于非预期和未知降解产物的发现。



图2. LNP样品分析结果。(I)对照,(II)UV照射后样品,(A)样品基峰图,(B)保留时间-离子淌度热图。

对不同环境因素对LNP成分的影响进行研究,可发现MC3受氧化及UV光暴露影响较大,主要产生MC3+O的降解产物。根据碎片离子信息,可判断氧化位点介于叔N和酯键之间。



图3. LC-MS分析可离子化脂质受环境因素影响变化结果。(A)MC3,(B)SM-102,(C)ALC-0315

对DSCP经H2O2处理后的降解产物进行研究,通过如下MS/MS谱图,也可准确判断其氧化降解产物的氧化位点。



图4. MS/MS谱图。(A)DSPC,(B)经H2O2处理后的DSPC氧化产物

对SM-102的降解产物进行MS/MS分析,可发现其产生了SM-102+O、SM-102+2O、SM-102+3O的氧化产物,氧化位点为靠近羟基末端的位置。



图5. (A)SM-102氧化降解产物m/z 726的MS/MS谱图,(B)SM-102及其氧化降解产物的重叠图

由此可见,采用布鲁克LC-TIMS-PASEF方法,结合MetaboScape®分析软件,可深入对LNP的降解产物进行研究。


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