リポソームのin vivo循環動態を予測するための表面プラズモン共鳴に基づくin vitroアッセイ

リポソームや他のコロイド粒子への血液タンパク質の吸着は、循環時間に影響を与える重要なプロセスです。リポソームの表面に吸着されたタンパク質は、循環からのクリアランスを促進する網状内皮系（RES）のマクロファージによるリポソームの認識を媒介する可能性があります。リポソームをポリ（エチレングリコール）（PEG）でコーティングすると、タンパク質の吸着やリポソームの凝集が減少したため、おそらく血液クリアランスが大幅に減少します。クリアランスとタンパク質結合との関係を使用することにより、本研究では、リポソームとタンパク質との相互作用を測定してin vivoでの血液除去を予測するin vitroアッセイを導入します。このようなアッセイは、時間とコストを制限し、重要なことに、新しい製剤の薬物動態調査に必要な動物の数を重要に削減するため、価値があります。現在の研究では、表面プラズモン共鳴（SPR）および蛍光単一粒子追跡（FSPT）を使用して、in vitroでリポソーム間相互作用と血液誘発リポソーム凝集を研究しました。SPRによって、異なる分子量のPEGと異なる密度でコーティングされたタンパク質とリポソーム間の相互作用（2.5％、5％、7％、PEG（5000）で0.5％、1.5％、2.5％）、いくつかの血漿アルブミン（HSA）、アポリポタンパク質E（APOE）、α2-マクログロブリン（α2-M）、β2-グリコタンパク質（β2-G）、フィブロネクチン（FN）：いくつかの血漿タンパク質について測定しました。PEGでコーティングされたリポソームは、すべてのタンパク質とはあまり相互作用しませんでした。これは、PEG表面密度とともに増加した効果です。並行して、FSPT分析は、リポソームの全血への曝露がリポソームのサイズを変化させないことを示し、凝集はこれらのリポソームのクリアランスにおける強い帰属因子ではないことを示しています。さらに、リポソームとタンパク質間の相互作用のSPR測定は、リポソームの血液クリアランスと相関していました。各タンパク質について、SPRによって決定されるタンパク質リポソーム相互作用の程度は、リポソームタイプのクリアランスと中程度から強い正の相関を示しました。

The adsorption of blood proteins onto liposomes and other colloidal particles is an important process influencing the circulation time. Proteins adsorbed to the surface of liposomes can mediate recognition of the liposomes by macrophages of the reticuloendothelial system (RES) facilitating their clearance from the circulation. Coating liposomes with poly(ethylene glycol) (PEG) decreases the blood clearance considerably, most likely due to reduced protein adsorption and/or liposome aggregation. By using the relation between clearance and protein binding, the present study introduces an in vitro assay measuring interactions of liposomes with proteins to predict their blood clearance in vivo. Such assay is valuable since it limits time and costs, and importantly reduces the number of animals required for pharmacokinetic investigations of new formulations. In the current study, Surface Plasmon Resonance (SPR) and fluorescence Single Particle Tracking (fSPT) were used to study liposome-protein interactions and blood induced liposome aggregation in vitro. By means of SPR the interactions between proteins and liposomes coated with PEG of different molecular weights and at different densities (PEG(2000) in 2.5%, 5% and 7%; PEG(5000) in 0.5%, 1.5% and 2.5%), were measured for several plasma proteins: human serum albumin (HSA), apolipoprotein E (ApoE), α2-macroglobulin (α2-M), β2-glycoprotein (β2-G) and fibronectin (Fn). Liposomes coated with PEG interacted less with all proteins, an effect which increased with the PEG surface density. In parallel, fSPT analysis showed that the exposure of liposomes to full blood did not change the liposome size, indicating that aggregation is not a strong attributive factor in the clearance of these liposomes. In addition, the SPR measurements of the interactions between liposomes and proteins were correlated with the blood clearance of the liposomes. For each protein, the degree of protein-liposome interaction as determined by SPR showed a moderate to strong positive correlation with the clearance of the liposome type.