蛋白的表面活性使它们能够快速吸附到液体表面,从而降低溶液的表面张力和界面张力。这种在界面上的吸附能力会导致蛋白质的疏水区域相互作用,这些疏水区域在吸附过程中会被暴露出来。这种暴露可能导致蛋白质结构发生变化,甚至引发聚集。
与其他蛋白质组装体一样,AAVs也可能在界面吸附方面遇到挑战。AAV药物产品的蛋白质浓度通常远低于传统蛋白质药物,因此更容易受到界面损失的影响。实际上,在生产、储存、给药和定量过程中,AAVs经常会在各种表面上发生非特异性吸附。
本研究旨在通过探讨AAV-9和AAV-PHP.eB在AWI上的吸附特性来填补这一空白,并进一步评估不同表面活性剂对病毒衣壳吸附的影响。据报道,工程改造后的衣壳AAV-PHP.eB比其原始形式AAV-9能更有效地穿过血脑屏障。
6 AWI是一个独特的界面,具有一系列独特的物理化学性质。
3 其中最重要的是界面的几何特性,它表现为一个分子级平坦的表面,分隔了两种具有不同介电常数的相。
3 值得注意的是,这个界面的空气侧表现出明显的疏水性。这种疏水行为在促进界面区域的动态相互作用中起着关键作用,使其成为疏水分子和亲水分子相互作用的重要场所。
3 由于这些独特性质,具有疏水特性的分子(如AAVs)以及两亲化合物(如表面活性剂)的疏水部分倾向于在空气-水边界处积累。这些分子会优先调整自身的方向,使其疏水域暴露在空气相中,而亲水域则保持与水相的结合。
3 在水环境中,蛋白质通常会采取减少疏水位点暴露的构象。然而,在AWI上,由于疏水段与空气的相互作用更为有利,蛋白质可能会发生显著的重定向甚至结构转变。
3 表面活性剂常用于保护蛋白质免受界面应力的影响,目前已提出了几种可能的稳定机制,
3 包括表面活性剂在疏水界面上的竞争性吸附、表面活性剂与蛋白质的直接结合以及蛋白质-表面活性剂胶束复合物的形成。需要注意的是,如果制造过程控制不当,聚山梨酯类表面活性剂可能会降解,
7 这可能会引发免疫学问题并损害药品质量。
7 因此,生物制药行业迫切需要能够有效稳定用于注射给药的生物制剂的替代表面活性剂。在我们的研究中,我们比较了常用的聚山梨酯80(Polysorbate 80,简称PS80)和聚山梨酯20(Polysorbate 20,简称PS20),
8 与泊洛沙姆188(Poloxamer 188,简称P 188)以及一种新型替代表面活性剂Kolliphor? HS15(HS15)的性能。
9, 10 P 188因其化学结构而成为聚山梨酯的有趣替代品,它不易被宿主细胞蛋白酶降解,并且具有更强的抗氧化稳定性,主要是因为它不含双键。
11 此外,与聚山梨酯类表面活性剂相比,P 188在添加IgG时对界面张力的改变更为显著。
11 然而,它在油/水界面上的保护效果相对较弱。这表明表面活性剂的机制或效果可能取决于界面的性质,在空气/水界面上,P 188可能提供更强的保护作用,尤其是在界面张力变化明显的情况下。HS15是另一种表现与PS80相似的替代表面活性剂,在界面活性和蛋白质稳定性方面表现优异,并且对阿斯pergillus oryzae(AOL)脂肪酶和猪肝酯酶(PLE)的酶降解具有更强的抵抗力。
11, 12在本研究中,AAV-9和AAV-PHP.eB在室温下振荡一天,以产生足够的空气-水界面应力,振荡有助于持续更新AWI环境。我们使用尺寸排阻色谱结合多角度光散射(SEC-MALS)技术监测了振荡处理样品与对照样品之间的病毒衣壳回收率。全息表征(THC)用于检测小至0.5 μm的亚可见颗粒(SVPs)。此外,还采用了疏水相互作用色谱(HIC)来分析两种病毒衣壳类型的相对表面疏水性,并通过悬滴形状分析来研究表面活性剂的保护作用。