NucleoDry – utforskar möjligheterna med torra vacciner

NucleoDry är ett unikt konsortium med expertis som sträcker sig från genterapiutveckling och forskning (VIVAC-gruppen, Karolinska Institutet, KI) via sjukhuspraktik och GMP-anpassning (Vecura) och formuleringsutveckling och optimering (RISE) till GMP-tillverkning och uppskalning (NorthXBio). Tillsammans arbetar dessa partners på förbättrat samarbete till förmån för framtida utveckling och tillverkning av genterapier i Sverige samt utveckling av torra vacciner med förbättrade lagringsegenskaper.

Majoriteten av mRNA-vacciner som utvecklats under pandemin är formulerade i lipida nanopartiklar (LNP) för att förbättra stabiliteten och öka cellulärt upptag och transfektion. LNP är en fysikalkemiskt komplex formulering med krävande lagringsförhållanden på -80 till -20 °C vilket ställer höga krav på distributionskedjor och lagerfaciliteter. Trots de krävande lagringsförhållandena är produkternas hållbarhet relativt kort, cirka 6 månader. Stabiliteten och lagringen av dessa produkter är därför den stor utmaningen för att öka tillgängligheten över hela världen. En möjlighet att uppnå ökad hållbarhet för biologiska modaliteter är att avlägsna vatten och få en torr formulering. Vattnet i formuleringen möjliggör mobilitet, kemiska reaktioner och förändringar. Den minskade reaktiviteten i den torra formuleringen kan resultera i både förlängd hållbarhet och i ökad möjlig lagringstemperatur.

Det finns flera tekniker för att torka formuleringar och uppnå stabila genterapier med mildare lagringskrav. NucleoDry fokuserar på frystorkning. Att ta bort vatten genom frystorkning är en skonsam metod som har varit framgångsrik för många biologiska modaliteter. När det gäller vacciner formulerade i LNP:er ger torkning upphov till flera intressanta forsknings- och utvecklingsfrågor:

• Vatten är en integrerad del av LNP, vad händer med formuleringens mikro- och nanostruktur vid torkning?
• Vad händer med integriteten hos LNP:erna?
• Kan vi kontrollera hur LNP påverkas genom att justera torkningsprocessen, eller använda skyddande tillsatser?
• Hur beter sig LNP i en rehydreringsprocess?
• Kan det påverkas av rehydreringsmetoden?
• Hur påverkas aktiviteten in vitro av torkning och rehydrering?
• Hur påverkar lyofilisering produktstabiliteten för mRNA-vacciner?
• Hur påverkar lyofilisering lagringsklimatet?
• Hur påverkas aktiviteten in vivo av torkning och rehydrering?

I NucleoDry levereras mRNA från VIVAC-gruppen vid KI till formuleringsenheten vid RISE. Där formuleras nukleotiderna i lipida nanopartiklar med hjälp av mikrofluidik. Formuleringarna frystorkas därefter och både våta, torkade och resuspenderade formuleringar analyseras med avseende på storlek, z-potential, enkasulieringseffekt, kryo-TEM, LRSI röntgen, transfektion i celler och möss i samarbete mellan RISE och KI. Vecura och NorthXBio utför GAP-analyser och plan för GMP-anpassning av mindre skala och en plan för uppskalning och GMP-tillverkning för senare kliniska stadier. Dessa resultat kan användas av andra initiativ med genterapiutveckling och kommersialisering som mål, både inom Sverige och utomlands.