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布魯克創(chuàng)新技術(shù)攻克脂質(zhì)納米顆粒（LNP）降解產(chǎn)物分析難題
ASMS Poster# 布魯克創(chuàng)新技術(shù)
脂質(zhì)納米顆粒（LNP）降解產(chǎn)物分析
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1前言
脂質(zhì)納米顆粒（Lipid nanoparticles，LNPs）技術(shù)作為mRNA等藥物遞送的重要手段，可以將核酸藥物等成分，遞送至目標(biāo)細(xì)胞或組織，避免成分受到體內(nèi)酶的降解。脂質(zhì)載體技術(shù)與傳統(tǒng)的藥物傳遞方式相比有很多優(yōu)勢，比如增加藥物的穩(wěn)定性、生物利用度和分布等。
LNP通常由4類成分組成：膽固醇、中性輔助磷脂（如DSPC等）、可離子化陽離子脂質(zhì)（如DOTAP等）、PEG脂質(zhì)（如DMG-PEG-2000等）。隨著對(duì)LNP研發(fā)的不斷深入，LNP受外界環(huán)境影響而發(fā)生的改變，日益受到人們的關(guān)注。比如，溫度的變化會(huì)影響脂質(zhì)及mRNA的完整性，濕度則有可能引起脂質(zhì)雙分子層的不穩(wěn)定，光照會(huì)引起成分的光氧化損傷等等。這些因素會(huì)改變LNP的結(jié)構(gòu)和功能特性，給藥品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及療效穩(wěn)定性帶來很大挑戰(zhàn)。
因此，對(duì)于LNP受外界環(huán)境影響的研究，對(duì)相關(guān)藥物的有效性與安全性非常重要。然而，LNP降解產(chǎn)物成分復(fù)雜，同分異構(gòu)體多，常規(guī)分析方法難以進(jìn)行有效的分析。
布魯克在LNP分析領(lǐng)域擁有完整的解決方案，結(jié)合4D-脂質(zhì)組學(xué)流程，可有效解決LNP降解產(chǎn)物分析等難題。
2實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果
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圖1. 流程設(shè)計(jì)
該流程結(jié)合了超高效液相色譜（UHPLC）、TIMS離子淌度、高分辨質(zhì)譜（HRMS）以及MetaboScape?軟件等，在對(duì)脂質(zhì)同分異構(gòu)體、以及m/z相近的降解產(chǎn)物等實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大分離的同時(shí)，還可提供如保留時(shí)間、CCS、MS和MS/MS等多維信息，確保信息的準(zhǔn)確度。
如下圖所示，UV照射后的LNP樣品，其成分復(fù)雜度明顯上升，從保留時(shí)間-離子淌度熱圖中，可看出產(chǎn)生了很多新的降解產(chǎn)物。比如脂質(zhì)成分MC3，可明顯觀測到其產(chǎn)生了MC3+O，MC3+2O的降解產(chǎn)物。而如果沒有TIMS離子淌度，僅憑色譜與常規(guī)高分辨質(zhì)譜提供的信息，則會(huì)丟失掉很多降解產(chǎn)物的信息。借助于TIMS離子淌度的超高淌度分辨率，不但可以區(qū)分同分異構(gòu)體或m/z相近的降解產(chǎn)物，還可以降低譜圖復(fù)雜性，從而便于非預(yù)期和未知降解產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)。
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圖2. LNP樣品分析結(jié)果。（I）對(duì)照，（II）UV照射后樣品，（A）樣品基峰圖，（B）保留時(shí)間-離子淌度熱圖。
對(duì)不同環(huán)境因素對(duì)LNP成分的影響進(jìn)行研究，可發(fā)現(xiàn)MC3受氧化及UV光暴露影響較大，主要產(chǎn)生MC3+O的降解產(chǎn)物。根據(jù)碎片離子信息，可判斷氧化位點(diǎn)介于叔N和酯鍵之間。
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圖3. LC-MS分析可離子化脂質(zhì)受環(huán)境因素影響變化結(jié)果。（A）MC3，（B）SM-102，（C）ALC-0315
對(duì)DSCP經(jīng)H2O2處理后的降解產(chǎn)物進(jìn)行研究，通過如下MS/MS譜圖，也可準(zhǔn)確判斷其氧化降解產(chǎn)物的氧化位點(diǎn)。
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圖4. MS/MS譜圖。（A）DSPC，（B）經(jīng)H2O2處理后的DSPC氧化產(chǎn)物
對(duì)SM-102的降解產(chǎn)物進(jìn)行MS/MS分析，可發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生了SM-102+O、SM-102+2O、SM-102+3O的氧化產(chǎn)物，氧化位點(diǎn)為靠近羥基末端的位置。
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圖5. （A）SM-102氧化降解產(chǎn)物m/z 726的MS/MS譜圖，（B）SM-102及其氧化降解產(chǎn)物的重疊圖
由此可見，采用布魯克LC-TIMS-PASEF方法，結(jié)合MetaboScape?分析軟件，可深入對(duì)LNP的降解產(chǎn)物進(jìn)行研究。
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