【热点应用】差示扫描量热仪在核酸递送载体LNP/AAV表征中的应用

病毒载体在核酸递送领域已有较长历史，主要有重组腺相关病毒（rAAV）和慢病毒类的病毒产品。脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticles，LNPs) 主要由可电离阳离子脂质、胆固醇、中性辅助磷脂和聚乙二醇修饰的磷脂（PEG-脂质）组成，是目前递送 mRNA 最主流的非病毒载体之一。由于其固有的结构复杂性，在产品开发和过程控制期间，核酸递送载体的设计、表征和质量控制都需要有效的分析工具。

差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）是在程序控制温度下，测量样品池与参考池之间的功率差与温度的关系。MicroCal PEAQ-DSC 微量热仪是表征蛋白质等生物分子热稳定性的强有力的工具，主要用于生物制药研发和生产。

MicroCal PEAQ-DSC 系统易于使用，无需标记或固定，既可用于常规稳定性研究，生物相似性和批次间一致性评价以及纯化和生产条件的优化，在核酸递送载体的生物物理表征中也有很好的表现。

MicroCal PEAQ-DSC表征

mRNA-LNP样品的热转变可逆性和重复性

MicroCal PEAQ-DSC用于分析 mRNA-LNP 以及游离的 mRNA 样品。使用专用的PEAQ-DSC分析软件对数据进行分析，对样本的 DSC 热力学图谱进行基线校正后，计算热转变温度 Tm 值和热力学焓变ΔH。

借助 DSC 可以更好地了解 mRNA 和 LNP 的热力学转变。

典型的 mRNA 具有与茎环状结构展开相关的热转变，DSC 能够检测出这些不同的峰。如左下图所示，在不同 pH值下，mRNA-LNP 表现出许多不同且又重叠的热转变，表观焓也有明显差异。DSC能够分离多个不同的热转变峰，而右下图的圆二色光谱（Circular dichroism, CD）不够敏感，无法识别。

通过在每次DSC扫描样品后进行重新扫描，对样品进行热转变的可逆性测试。下图显示了第一次扫描和重新扫描后的 mRNA-LNP1 和游离 mRNA 样品的 DSC 图谱。结果表明 mRNA-LNP1 样品的热转变峰是不可逆的，在重新扫描时并不会重现。相反，游离 mRNA 样品在 65℃ 的热转变峰显示出约 40% 的可逆性。

下图为两种 LNP配方不同的 mRNA-LNP1和 mRNA-LNP2 的 DSC 热力学图谱，均展示了良好的可重复性。

MicroCal PEAQ-DSC表征

rAAV5样品的热稳定性

MicroCal PEAQ-DSC用于分析空的和载有核酸的 rAAV5 样品的热稳定性，如下图所示，他们对热应力表现出不同的响应。空的 rAAV5 样品似乎更容易发生热不稳定，并且可以观察到在主热转变温度前的预过渡峰。而在载有核酸的 rAAV 样品的 DSC 图谱中，可以在 94.7℃ 左右检测到一个额外热转变峰，这种额外的较高温度转变与 rAAV5 的血清型特异性 Tm 值明显不同，可归因于 rAAV5 衣壳崩解后释放的核酸分子的结构转变。