【熱點應用】差示掃描量熱儀在核酸遞送載體LNP/AAV表征中的應用

病毒載體在核酸遞送領域已有較長歷史，主要有重組腺相關病毒（rAAV）和慢病毒類的病毒產品。脂質納米顆粒(Lipid Nanoparticles，LNPs) 主要由可電離陽離子脂質、膽固醇、中性輔助磷脂和聚乙二醇修飾的磷脂（PEG-脂質）組成，是目前遞送 mRNA 最主流的非病毒載體之一。由于其固有的結構復雜性，在產品開發和過程控制期間，核酸遞送載體的設計、表征和質量控制都需要有效的分析工具。

差示掃描量熱法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）是在程序控制溫度下，測量樣品池與參考池之間的功率差與溫度的關系。MicroCal PEAQ-DSC 微量熱儀是表征蛋白質等生物分子熱穩定性的強有力的工具，主要用于生物制藥研發和生產。

MicroCal PEAQ-DSC 系統易于使用，無需標記或固定，既可用于常規穩定性研究，生物相似性和批次間一致性評價以及純化和生產條件的優化，在核酸遞送載體的生物物理表征中也有很好的表現。

MicroCal PEAQ-DSC表征

mRNA-LNP樣品的熱轉變可逆性和重復性

MicroCal PEAQ-DSC用于分析 mRNA-LNP 以及游離的 mRNA 樣品。使用專用的PEAQ-DSC分析軟件對數據進行分析，對樣本的 DSC 熱力學圖譜進行基線校正后，計算熱轉變溫度 Tm 值和熱力學焓變ΔH。

借助 DSC 可以更好地了解 mRNA 和 LNP 的熱力學轉變。

典型的 mRNA 具有與莖環狀結構展開相關的熱轉變，DSC 能夠檢測出這些不同的峰。如左下圖所示，在不同 pH值下，mRNA-LNP 表現出許多不同且又重疊的熱轉變，表觀焓也有明顯差異。DSC能夠分離多個不同的熱轉變峰，而右下圖的圓二色光譜（Circular dichroism, CD）不夠敏感，無法識別。

通過在每次DSC掃描樣品后進行重新掃描，對樣品進行熱轉變的可逆性測試。下圖顯示了第一次掃描和重新掃描后的 mRNA-LNP1 和游離 mRNA 樣品的 DSC 圖譜。結果表明 mRNA-LNP1 樣品的熱轉變峰是不可逆的，在重新掃描時并不會重現。相反，游離 mRNA 樣品在 65℃ 的熱轉變峰顯示出約 40% 的可逆性。

下圖為兩種 LNP配方不同的 mRNA-LNP1和 mRNA-LNP2 的 DSC 熱力學圖譜，均展示了良好的可重復性。

MicroCal PEAQ-DSC表征

rAAV5樣品的熱穩定性

MicroCal PEAQ-DSC用于分析空的和載有核酸的 rAAV5 樣品的熱穩定性，如下圖所示，他們對熱應力表現出不同的響應。空的 rAAV5 樣品似乎更容易發生熱不穩定，并且可以觀察到在主熱轉變溫度前的預過渡峰。而在載有核酸的 rAAV 樣品的 DSC 圖譜中，可以在 94.7℃ 左右檢測到一個額外熱轉變峰，這種額外的較高溫度轉變與 rAAV5 的血清型特異性 Tm 值明顯不同，可歸因于 rAAV5 衣殼崩解后釋放的核酸分子的結構轉變。