浑浊的 RNA-LNP 不稀释直接测,与 RiboGreen 一致

浑浊的 RNA-LNP 不稀释直接测,与 RiboGreen 一致

一管浑浊到肉眼可见的 Fluc-mRNA-LNP,不稀释、不加染料,Stunner 测得 RNA 81.2 ± 3.8 µg/mL,供应商的 RiboGreen 参考值是 80.4 µg/mL。常规做法则要分两头:DLS 测粒径一次只能跑一个样品,RiboGreen 测 RNA 要加去垢剂和标准曲线。Stunner 把高通量 DLS 和短光程 UV/Vis 整合在一起,从 2 µL 原液中同时拿到粒径分布、总 RNA 浓度和浊度。测 UV/Vis 加单角度 DLS,96 个样品不到 1 小时。

实验样品与条件

Fluc-mRNA-LNP 和空 LNP 由 Precision NanoSystems Inc(温哥华)提供。颗粒浓度和 RNA 浓度的参考值由供应商提供,其中 RNA 浓度用 RiboGreen 测定。LNP 由 GenVoy-ILM™ Lipid Mix + 编码荧光素酶的 mRNA 在 NanoAssemblr® Ignite System 上组装,再稀释到 PBS(pH 7.4)中。

Stunner 使用 RNA-LNP 应用。RNA 浓度按 260 nm 解卷积吸光度 + 浓度因子 40 计算。6 次重复,2 µL 样品。DLS 参数:粘度 1.002,折射率 1.334(20 °C,PBS)。

RNA 定量:Unmix 扣除浊度,不裂解直接读 RNA

LNP 的 UV/Vis 吸收光谱由光散射主导,从紫外到可见光全波段都有散射信号。样品肉眼可见浑浊,传统分光光度计因此难以读出 RNA 的吸收贡献。Stunner 用 Unmix 算法把总光谱拆成三个组分:浊度、RNA 和脂质/缓冲液,再从中提取 RNA 的吸收信号来定量。

左:LNP 原始 UV/Vis 光谱,散射信号主导。右:Unmix 拆分后的各组分:RNA 81.6 µg/mL(单次测量值,6 次重复均值 81.2 ± 3.8),Turbidity (A260) 7.5,Lipids & Buffer (A230) 3.32。

染料法(RiboGreen)测 LNP 中的 RNA,要先加去垢剂裂解 LNP,而去垢剂本身可能干扰荧光信号。染料法还要做稀释系列和标准曲线,每一步都可能引入误差。Stunner 不加试剂、不稀释,直接从 2 µL 原液出结果。

Fluc-mRNA-LNP 样品:Stunner 测得 RNA 浓度 81.2 ± 3.8 µg/mL,RiboGreen 参考值 80.4 µg/mL。

Stunner(RNA-LNP 应用)

81.2 ± 3.8 µg/mL

RiboGreen®

80.4 µg/mL

日常测量不用稀释;这里专门做稀释,是为了验证线性。2 倍稀释系列下线性良好:y = 0.9804x,R² = 0.9968,斜率接近 1,线性下限到 1.2 µg/mL。

(A)Stunner 与 RiboGreen 测得的 Fluc-mRNA-LNP RNA 浓度对比。(B)2 倍稀释系列线性良好,y = 0.9804x,R² = 0.9968,线性下限 1.2 µg/mL。误差线 = ±1 SD。

DLS 粒径:96 个样品不到 1 小时

RNA 之外,粒径是另一半信息。传统 DLS 仪器需要大量样品,一次只能测一个,很难批量筛选不同配方和工艺条件。Stunner 在板式格式上跑单角度 DLS,96 个样品不到 1 小时出完结果。软件以概览形式并排展示所有粒径分布,便于逐孔对比。数值结果可以导出 Excel 或 PDF 报告。

Stunner 对 96 个 LNP 样品的 DLS 粒径分布概览,不到 1 小时完成。

Fluc-mRNA-LNP 粒径结果(6 次重复)

79 nm

流体动力学直径

CV 1%

0.14

PDI

SD 0.02

单峰

强度分布

中等均一性

单分散样品 PDI ≤ 0.1,高度多分散 PDI ≥ 0.2。这批 LNP 的 PDI 0.14 介于两者之间,说明粒径有一定异质性。强度分布为单峰,说明没有明显的多群体分布。

Fluc-mRNA-LNP 的强度分布(左,单峰)以及流体动力学直径 79 nm(CV 1%)和 PDI 0.14(SD 0.02),6 次重复。

浊度:与颗粒浓度线性相关

Unmix 拆出的浊度还能用来估颗粒浓度。Stunner 对 UV/Vis 光谱做 Unmix 拆分时,会算出样品的浊度贡献,以 Turbidity (A260) 报告。胶体体系的浊度取决于颗粒的大小和数量,与颗粒浓度线性相关。

Fluc-mRNA-LNP 和空 LNP 的浊度与预期颗粒浓度都呈高度线性(R² > 0.999)。两者斜率不同,因为粒径和组成不同(含核酸 vs 不含核酸),散射特性也不同。有标定好的标准品时,浊度测定可以快速估算 LNP 颗粒浓度。

Fluc-mRNA-LNP

y = 1E-12x

R² = 0.9998

空 LNP

y = 2E-13x

R² = 0.9999

y = Turbidity (A260),x = 预期颗粒浓度 (particles/mL)

浊度 (A260) 与预期颗粒浓度(particles/mL)的线性关系。Fluc-mRNA-LNP(绿色)和空 LNP(灰色)因粒径和组成不同,斜率不同,但 R² 均 > 0.999。

在染料法之前先跑一遍 Stunner

Stunner 不加染料测得的 RNA 浓度与 RiboGreen 一致,粒径分布和浊度又在同一次 2 µL 测量里同时给出。因此在 RNA-LNP 开发中,Stunner 最实用的场景是正式染料法测定之前的初筛。用 2 µL 原液快速排查一轮,看哪些构建体、哪些脂质配方、哪些工艺条件值得继续往下推。粒径或浊度异常的样品直接筛掉,省下染料和时间。

References