Andrew+移液机器人新技能 | 高通量制备用于递送mRNA的脂质纳米颗粒(LNP)
脂质纳米颗粒（LNP）因其高递送效率，以及低毒性、低免疫原性等优势，是实现mRNA、寡核苷酸、CRISPR等基因治疗药物递送的最成熟的递送系统之一。比如2018年批准上市的Patisiran开创性疗法，以及多款COVID-19疫苗，都采用了LNP配方。LNP通常由各类可电离阳离子脂质，以及磷脂酰胆碱(PC)、胆固醇和聚乙二醇(PEG)脂质等组成。为了优化药物递送效率，需要基于实验设计对LNP配方成分进行详尽的筛选。高效制备用于筛选的LNP样本，是设计开发LNP递送系统的必备条件。根据不同规模级别和应用目的，常见的LNP制备方法包括手动液相混合、微流控芯片包封等（图1）。
近日，公司与德国拜耳制药合作，基于Andrew+移液机器人工作流程，开发了自动化、高通量的LNP制备方法，可以在2小时内完成96个LNP样本制备，样本间重复性良好，对比数据表明，采用本制备方法所得LNP样本可与其他最先进LNP制备方法相媲美。
高通量：
2小时内制备96个LNP样本
低成本：
LNP原料消耗低于微流控制备方法
结果佳：
所得LNP转染效率和包封率与其他先进方法相当，同时具有良好的重复性。
图1. 三种混合方法常用于LNP制备。
a.
小规模批次制备：水相和乙醇相移液器快速抽打混合；
b.
中等规模批次制备：水相和乙醇相振荡涡旋充分混合；
c.
大规模批次制备：水相和乙醇相由微通道结构引导的层流快速微混合。
自动化液体处理使用Andrew+ (Waters - Andrew Alliance，Switzerland)，配备10 μL和300 μL单通道移液器，1,200 μL 8通道移液器和Peltier+模块，耗材及相应Domino。（图2）
图2. A. Andrew+正面视图；B.用于LNP制备流程的仪器模块俯视图。
分别采用微流控法（NanoAssemblr? Ignite?）、手动移液法，以及机器人制备流程（Andrew+, Waters），制备载有mRNA的LNP样本。
图3. Andrew+机器人开始工作时OneLab?工作界面截图。
3种不同方法制备的LNP表征结果和对比表明，Andrew+制备的颗粒平均粒径略大于手工制备的颗粒，而近似的PDI显示出各方法所得LNP颗粒大小范围一致。同时，Andrew+制备LNP的包封效率(97%)与其他方法一致。以最终浓度100 ng每孔转染HepG2细胞来评估不同制备方法所得LNP的转染效率，结果显示Andrew+制备LNP转染HepG2细胞效率与其他LNP制备方法相当。同时，使用Andrew+高通量、高精度的移液方法具有足够的孔间重复性(n=8)，因此研究所得表征参数均具有很高的精度。
综上所述，使用Andrew+简化LNP配方开发具有可行性，基于自动化技术的高通量LNP制备流程有望助力mRNA疗法的快速发展。
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X. Wang, S. Liu, Y. Sun, X. Yu, S.M. Lee, Q. Cheng, T. Wei, J. Gong, J. Robinson, D. Zhang, X. Lian, P. Basak, D.J.Siegwart, Nature Protocols 18(1) (2023) 265–291.
D. Ulkoski, M.J. Munson, M.E. Jacobson, C.R. Palmer, C.S. Carson, A. Sabirsh, J.T. Wilson, V.R. Krishnamurthy, High-Throughput Automation of Endosomolytic Polymers for mRNA Delivery, ACS Applied Bio Materials 4(2) (2021) 1640–1654.
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