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Dynamische Lichtstreuung

Mittels Dynamischer Lichtstreuung Aggregate von therapeutischen Proteinen aufspüren

| Autor / Redakteur: Thomas Jocks* / Dr. Ilka Ottleben

Die vorliegenden Messungen wurden mit dem Wyatt Dynapro Nanostar durchgeführt.
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Die vorliegenden Messungen wurden mit dem Wyatt Dynapro Nanostar durchgeführt. (Bild: Wyatt Technology Europe)

Die therapeutische Verwendung monoklonaler Antikörper hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung genommen. Als Folge stieg auch die Nachfrage nach einer Analytik, die zuverlässig Auskunft über den Zustand der Präparate geben kann.Die dynamische Lichtstreuung (DLS) leistet hier gute Dienste.

Seit mehreren Jahren kann man beobachten, wie eine besondere Familie von Proteinen ihre Nischenexistenz verlässt und zunehmend in den Fokus vieler Wissenschaftler tritt. Die Rede ist von Antikörpern, also einer bestimmten Klasse von Immunglobulinen. Ihre angestammte Funktion liegt in der Erkennung und der Mitwirkung bei der Abwehr von Bakterien, Viren oder anderen Strukturen wie körpereigenen (entarteten) Zellen, die vom Immunsystem als fremd eingestuft werden. Die Bindung eines Antikörpers an seine so genannte Zielstruktur erfolgt hoch spezifisch. In unserem Körper zirkulieren ständig unzählige Antikörper mit ebenso zahlreichen Spezifitäten. Dank der wegweisenden Arbeiten von Köhler und Milstein in den 1970er Jahren (Nature. Bd. 256, S. 495-497, 1975) kann man inzwischen eine nahezu beliebige Menge von Antikörpern mit genau gleicher, definierbarer Spezifität erzeugen, die so genannten monoklonalen Antikörper.

Heute werden diese bereits in therapeutischen Präparaten eingesetzt, so z.B. bei verschiedenen Krebs- und Autoim-munerkrankungen oder gegen Allergien. Auch zur Verhinderung der Transplantat-Abstoßung bedient man sich ihrer Wirkung. Leider sind Antikörper wie viele Proteine sehr empfindlich und bilden leicht unerwünschte Aggregate. Dies ist v.a. bei der Qualitätskontrolle zu beachten, denn Aggregate können ein solches Medikament unbrauchbar machen.

Nachfolgend wird dargestellt, wie man die Dynamische Lichtstreuung (DLS) einsetzen kann, um die Qualität von Antikörper-Präparaten zu prüfen, Aggregate aufzuspüren und die jeweilige Formulierung hinsichtlich ihrer Stabilität zu beurteilen.

Proteinaggregate

Monoklonale Antikörper werden oftmals lyophilisiert, um sie lagerfähig zu machen. So kann man sie später in gewünschter Konzentration für die Anwendung wieder lösen. Obgleich dieser Vorgang so schonend wie möglich ausgeführt wird, bilden sich dabei doch häufig Proteinaggregate. Auch die vielfach angestrebten hohen Wirkstoffkonzentrationen können diesen Effekt verstärken, und zur Bildung von Oligomeren und Aggregaten beitragen. Ebenso kann das Lösemittel Einfluss auf die Stabilität einer solchen Präparation nehmen. Auch dieser Umstand ist daher in die vorliegende Untersuchung einbezogen.

Es wurden unterschiedliche Antikörperpräparate mit dem DLS-Instrument Wyatt Dynapro Nanostar vor und nach der Lyophilisierung untersucht und die Größe der Moleküle sowie ihr mittels Statischer Lichtstreuung gemessenes Molekulargewicht verglichen. Darüber hinaus ermittelte die Messung den Anteil der verschiedenen Fraktionen an der Gesamtmenge. Die Auswertung erledigte die Dynamics-Software mithilfe spezieller Algorithmen.

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