Driving the Field of Oligonucleotide Therapeutics

Význam tématu

Oligonukleotidová terapeutika otevírají nové možnosti cílené léčby řadou genetických a zánětlivých onemocnění. Přesná syntéza, charakterizace a čištění krátkých nukleotidových řetězců (ASO, siRNA, miRNA, aptamery) je klíčová pro jejich biologickou aktivitu, stabilitu a bezpečnost. Díky rostoucímu počtu schválených léčiv a klinických studií se zvyšují nároky na analytické a preparativní postupy, které musí splňovat požadavky regulatorních úřadů i průmyslových standardů.

Cíle a přehled studie / článku

Text shrnuje technologické a metodické výzvy při vývoji oligonukleotidů, od analýzy surovin přes syntézu až po průmyslovou výrobu API. Představuje ucelenou nabídku analytických a preparativních řešení (spektrální metody, chromatografie, hmotnostní spektrometrie) pro charakterizaci čistoty, identifikaci sekvence, potvrzení identity a odstranění nečistot. Dále popisuje strategie přechodu z analytické do preparativní fáze a principy cGMP výroby.

Použitá metodika a instrumentace

Pro zajištění kvality oligonukleotidů byly zmíněny následující analytické techniky:

• Ramanova a FTIR spektroskopie pro nekontaktní identifikaci surovin přímo v obalu
• UHPLC/HPLC s UV, ELSD nebo MS detekcí pro analýzu čistoty a poměření produktových nečistot
• LC/Q-TOF hmotnostní spektrometrie (MassHunter BioConfirm) pro detailní sekvenční potvrzení a dekonvoluci masových dat
• Capillary gelová a kapilární elektroforéza pro vysokorozlišnou separaci oligonukleotidů
• UV/Vis spektrofotometrie s řízenou teplotou pro stanovení teploty tání duplexů (melting point analysis)
• GC nebo GC/MS s odstředivou vzorkovačkou pro stanovení zbytkových organických rozpouštědel
• ICP-MS pro kvantifikaci stopových a toxických elementárních nečistot dle ICH Q3D

Hlavní výsledky a diskuse

V textu jsou popsány klíčové body:

• Syntéza oligonukleotidů metodou pevné fáze (fosforamiditová chemie) v cyklech deprotekce, vazby, oxidace/sulfurace a kappingu, včetně vlivu účinnosti spojování na celkový výtěžek
• Výzvy při oddělování krátkýchmerů, dlouhýchmerů a různě modifikovaných řetězců
• Přehled iontově párované RP-LC a silně aniontové chromatografie (SAX) pro analytické i preparativní separace
• Optimalizace metodiky přechodu od analytických podmínek k prépravě s využitím výpočtů škálování a dedikovaných prep kolon
• Regulatorní aspekty – absence specifických pokynů FDA/EMA pro oligo nečistoty, využití rámce Oligo Safety Working Group, aplikace ICH Q3C a Q3D

Přínosy a praktické využití metody

Integrovaná platforma analytických a preparativních nástrojů umožňuje:

• Rychlou a spolehlivou kontrolu kvality surovin a meziodstupňů syntézy
• Přesnou kvalifikaci a kvantifikaci produktových, procesních i elementárních nečistot
• Automatizované a reprodukovatelné workflow od analýzy až po purifikaci
• Zkrácení doby vývoje a snížení nákladů díky optimalizovaným postupům a škálovatelné instrumentaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj technologií a metod v oblasti:

• Automatizace a miniaturizace analytických měření s vyšším průtokem dat
• Nových módifikací oligonukleotidů a cílených konjugátů (lipidové nanočástice, GalNAc) pro lepší tkáňovou specificitu
• Pokročilého datového zpracování v MS (strojové učení pro detekci neznámých nečistot)
• Regulatorního rámce se standardizovanými limity a postupy validace oligo léčiv

Závěr

Rozvoj oligonukleotidových terapeutik je poháněn integrovanými analytickými a preparativními platformami, které zajišťují vysokou kvalitu, účinnost a bezpečnost produktů. Synergie spektroskopie, chromatografie a hmotnostní spektrometrie spolu s cGMP výrobou a moderními softwarovými nástroji umožňuje rychlou translaci od výzkumu až k průmyslové produkci. Dlouhodobým cílem je zefektivnění procesů, zvýšení průchodnosti klinickými fázemi a širší dostupnost inovativních oligo léčiv.

Reference

1. Roberts TC, Langer R, Wood MJA. Advances in oligonucleotide drug delivery. Nat Rev Drug Discov. 2020;19:673–694.
2. Crooke ST. Molecular Mechanisms of Antisense Oligonucleotides. Nucleic Acid Therapeutics. 2017;27(2):70–77.
3. Egli M, Manoharan M. Chemistry, structure, and function of approved oligonucleotide therapeutics. Nucleic Acids Res. 2023;51(6):2529–2573.
4. Analysis of Lipid Nanoparticle Composition: Quaternary method development for highest resolution with evaporative light scattering detection. Application Note, Agilent Biopharma.
5. Moumne L, Marie A, Crouvezier N. Oligonucleotide Therapeutics: From Discovery and Development to Patentability. Pharmaceutics. 2022;14(2):260.
6. Impurities: Guidelines for Residual Solvents Q3C(R6). ICH. 2016.
7. Guideline for Elemental Impurities Q3D(R1). ICH. 2019.
8. Beaucage SL, Caruthers MH. Deoxynucleoside phosphoramidites – A new class of key intermediates for deoxypolynucleotide synthesis. Tetrahedron Lett. 1981;22(20):1859–1862.
9. Gait MJ, Sheppard RC. Rapid synthesis of oligodeoxyribonucleotides: a new solid-phase method. Nucleic Acids Res. 1977;4(4):1135–1158.
10. Matteucci MD, Caruthers MH. Synthesis of deoxyoligonucleotides on a polymer support. J Am Chem Soc. 1981;103(11):3185–3191.