MFI高靈敏微流成像技術(shù)在疫苗開發(fā)中的應(yīng)用

自新冠肺炎爆發(fā)以來，疫情的“防”和“治”是全球的焦點(diǎn)，而疫苗一直被認(rèn)為是病毒防控最有效、最實(shí)用的措施。這場(chǎng)席卷全球的新冠肺炎，也隨著多個(gè)新冠疫苗的問世，得到了一定的控制。然而，我們都知道向世界偏遠(yuǎn)地區(qū)分發(fā)疫苗會(huì)面臨非常多的挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谡麄�(gè)過程中，不可避免地會(huì)受到許多壓力的挑戰(zhàn)，如溫度、光線和震蕩。這些因素都可能導(dǎo)致疫苗失去效力。因此，疫苗配方開發(fā)的主要目標(biāo)之一就是確保免疫原性成分，能夠克服制造、儲(chǔ)存和分發(fā)過程中的諸多挑戰(zhàn)和壓力。

生物制品的聚集對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)造成了許多威脅。此外，它的影響在產(chǎn)品生命周期的任何階段都是有害的，包括蛋白質(zhì)重新折疊、產(chǎn)品純化、滅菌、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。雖然，聚集通常與蛋白質(zhì)的物理不穩(wěn)定性有關(guān)，但是，疫苗中的其他成份，例如，無機(jī)物佐劑鹽、佐劑乳劑、基于脂類的免疫刺激劑或整個(gè)減毒微生物也能導(dǎo)致聚集。

由于可見和不可見的蛋白質(zhì)聚集物，可能會(huì)表現(xiàn)出不可預(yù)測(cè)的免疫反應(yīng)，因此，監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)此有明確規(guī)定。
研究方法

疫苗研發(fā)及生產(chǎn)人員一般會(huì)使用多種方法對(duì)聚集體進(jìn)行表征，以及對(duì)顆粒大小進(jìn)行檢測(cè)。眾所周知，聚集體可能會(huì)導(dǎo)致潛在的不良反應(yīng)，如免疫反應(yīng)的變化可能會(huì)影響藥物療效。為了控制和全面表征顆粒，會(huì)使用一系列的分析技術(shù)。但遺憾的是，目前沒有一個(gè)單一的分析方法可以涵蓋整個(gè)顆粒大小范圍。因此，不同的技術(shù)方法被用來表征從納米、微米到可見顆粒。建議使用各種正交方法，對(duì)結(jié)果進(jìn)行全面的分析比較。

用來檢測(cè)顆粒數(shù)目和大小分布的方法主要包括(但不限于)：動(dòng)態(tài)光散射，納米顆粒追蹤分析儀，光阻法，分析型超速離心、庫(kù)爾特顆粒計(jì)數(shù)儀、激光衍射和微流成像(MFI（Micro FLow Imaging），ProteinSimple )。
MFI原理

微流成像技術(shù)，因其高靈敏性，以及可以對(duì)高度透明的顆粒進(jìn)行表征和計(jì)數(shù)，在疫苗行業(yè)中被廣泛使用。

MFI的檢測(cè)原理：樣本在流經(jīng)樣本檢測(cè)池（Flow Cell）的過程中，在固定的檢測(cè)窗口處，由高頻成像檢測(cè)器動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)樣品本中的顆粒物，獲取一系列的數(shù)據(jù)照片，最終通過軟件對(duì)所獲取的顆粒照片進(jìn)行歸類和計(jì)數(shù)分析的自動(dòng)化系統(tǒng)。
MFI應(yīng)用
重組蛋白疫苗：鋁佐劑制劑開發(fā)
近一個(gè)世紀(jì)以來，佐劑的免疫原性已為人所知。如今，鋁鹽被廣泛用作佐劑，以增強(qiáng)T細(xì)胞對(duì)純白蛋白和亞單位疫苗的反應(yīng)。來自輝瑞公司藥物研發(fā)部的科學(xué)家們考察了制劑配方條件對(duì)含鋁佐劑疫苗可再懸浮性的影響。他們使用了MFI對(duì)顆粒粒徑進(jìn)行分析來表征懸浮性能。離子強(qiáng)度、pH和抗原濃度會(huì)顯著影響顆粒大小和再分散。
MFI結(jié)果顯示，無抗原的磷酸鋁佐劑內(nèi)的顆粒粒徑和pH值相關(guān)。與pH=4和pH=6相比，當(dāng)pH=5時(shí)，≥2μm的顆粒濃度有明顯增加，是因?yàn)榱姿徜X顆粒的相互作用增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致≥2μm的顆粒數(shù)的增加。
重組蛋白疫苗：抗原制劑開發(fā)
來自堪薩斯州大學(xué)藥物化學(xué)系疫苗分析與配方中心的科學(xué)家們致力于使用非復(fù)制型輪狀病毒(NRRV)重組疫苗的開發(fā)。他們認(rèn)為，雖然疫苗的有效性主要取決于其成分(如抗原和佐劑)，研制穩(wěn)定疫苗的配方同樣重要，以確保在疫苗生產(chǎn)、長(zhǎng)期儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用期間的安全性和有效性。研究發(fā)現(xiàn)，NRRV抗原(P[4]、P[6]和P[8])對(duì)震動(dòng)壓力很敏感，Shaking 6小時(shí)之后，P8抗原聚集形成的顆粒明顯增加。

MFI采用的微流成像技術(shù)，可以對(duì)樣品內(nèi)的顆粒進(jìn)行成像。從MFI的檢測(cè)結(jié)果圖片發(fā)現(xiàn)，每種抗原內(nèi)的顆粒形態(tài)均為不透明的纖維狀。

由于NRRV抗原經(jīng)過Shaking，很容易形成聚集體，他們篩選了35種制藥行業(yè)常用的賦形劑對(duì)P[8]抗原形成聚集體進(jìn)行改善。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，許多賦形劑，如Triton X-100，Pluronic F-68, Brij-35, PS-20和 PS-80都能改善P[8]抗原顆粒聚集體的形成；2-OH propyl β-CD和PS-80能改善P[4]抗原顆粒聚集體的形成。
該項(xiàng)研究中，科學(xué)家們也對(duì)不同濃度的賦形劑效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)PS-80在濃度為0.025%時(shí)效果最明顯。在文章最后，他們還進(jìn)行了多種賦形劑聯(lián)用效果的研究。

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