Wie man zwischen Differenzierter Scanning-Fluorimetrie (DSF) vs. Differenzierter Scanning-Kalorimetrie (DSC) in der biopharmazeutischen Forschung wählt

Die Protein-Stabilität ist ein kritischer Parameter in der biopharmazeutischen Forschung. In den letzten Jahren wurde die Differenzierte Scanning-Fluorimetrie (DSF) zu den biophysikalischen Werkzeugkästen von Pharmaunternehmen hinzugefügt und zur Charakterisierung von Protein-Entfaltungsereignissen verwendet. Mit der zunehmenden Anzahl neuer Arzneimittelmodalitäten in Entwicklungspipelines hat sich jedoch das Bewusstsein für den Mangel an Vielseitigkeit der DSF-Technologie entwickelt. Da die pharmazeutische Forschung immer mehr Biomoleküle wie Antikörper-Wirkstoff-Konjugate, Bispezifika, Nukleotide und mRNA-Lipid-Nanopartikel priorisiert, bleibt DSF zurück.

Hier kommt die Differenzierte Scanning-Kalorimetrie (DSC) ins Spiel. DSC ist eine multimodale Technik mit einem breiten Anwendungsspektrum über die Messung der Protein-Thermostabilität hinaus. Darüber hinaus bietet es ein vollständigeres Bild als DSF bei der Messung der Protein-Thermostabilität, was die Entscheidungsfindung verbessern und die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen verringern kann.

Wie funktioniert die Differenzierte Scanning-Fluorimetrie (DSF)?

Die Differenzierte Scanning-Fluorimetrie (DSF) ist eine fluoreszenzbasierte Methode, die die Proteinstabilität durch das Erfassen von Änderungen in der Fluoreszenz misst, wenn ein Protein sich entfaltet. Bei steigender Temperatur „markiert“ ein fluoreszierender Farbstoff exponierte hydrophobe Regionen des Proteins und erzeugt so ein Signal, das auf Entfaltungsereignisse hinweist.

Das bedeutet, dass DSF auf Proteine mit intrinsischen Fluorophoren oder solche beschränkt ist, die markiert werden können. Kossolute, einschließlich des dem Probenansatz zugefügten Farbstoffes, können auch Fluoreszenzsignale stören und die Zuverlässigkeit verringern. Und es erfasst nur Entfaltungsereignisse – es liefert keine Daten zu anderen thermodynamischen Parametern wie Enthalpieänderungen.

Welche Vorteile bietet die Differenzierte Scanning-Kalorimetrie?

Die Differenzierte Scanning-Kalorimetrie (DSC) misst direkt die während der Protein-Entfaltung absorbierte oder freigesetzte Wärme ohne die Notwendigkeit von fluoreszierenden Farbstoffen. Sie bietet ein vollständiges thermodynamisches Profil, das die Entfaltungstemperatur (Tm) – der einzige Parameter, der von DSF bereitgestellt wird – sowie Enthalpieänderungen (ΔH) und Wärmekapazität (Cp) umfasst.

Das Entfernen von fluoreszierenden Farbstoffen macht DSC anwendbar auf Proteine, Nukleinsäuren, Lipide und deren Assemblierungen. Darüber hinaus ist DSC, da sie nicht auf optisch signale basierten Messungen beruht, frei von Artefakten, die durch Quenching, Proteinaggregation oder Lichtstreuung verursacht werden.

Die Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit von DSF wird von DSC übertroffen, das eine vielseitigere Technik ist. Folglich sind DSC-Instrumente eine äußerst kosteneffiziente und zukunftssichere Investition.

DSF vs. DSC für Protein-Stabilitätsmessungen

DSF bietet den Vorteil des hochdurchsatzescreenings und erfordert kleinere Probenvolumen, was es zu einer praktischen Wahl für frühe Studien macht, bei denen Geschwindigkeit und Effizienz im Vordergrund stehen. Es ist jedoch durch seine Abhängigkeit von fluoreszenzbasierten Messungen begrenzt, die Variabilität einführen und seine Anwendbarkeit einschränken können.

Im Gegensatz dazu liefert DSC umfassende und hochreproduzierbare thermodynamische Daten, die unerlässlich für die Entwicklung biologischer Formulierungen, die Bewertung der Biosimilarität und behördliche Einreichungen sind. Es wird nicht von optischen Artefakten beeinflusst und kann mit einer breiten Palette von Puffern und Kossolventen verwendet werden, was konsistente und zuverlässige Ergebnisse sicherstellt.

Letztendlich hängt die Wahl zwischen DSF und DSC von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Wenn schnelles Screening und minimaler Probenverbrauch erforderlich sind, kann DSF die bevorzugte Technik sein. Wenn jedoch genaue, reproduzierbare und detaillierte thermodynamische Einblicke benötigt werden, bleibt DSC die überlegene Methode.

Für die biopharmazeutische Entwicklung, bei der die Stabilitätscharakterisierung Formulierungsentscheidungen und behördliche Genehmigungen beeinflusst, bleibt DSC der Goldstandard. Mit ihrer Präzision und Zuverlässigkeit ist MicroCal PEAQ-DSC ein unvergleichbares Werkzeug für Forscher, die den umfassendsten Ansatz zur Protein-Stabilitätsanalyse suchen.

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Weiterführende Lektüre

• Tauchen Sie ein in unsere Blogserie in drei Teilen über die Rolle, die DSC bei der Beschleunigung der Auswahl von Impfstoffkandidaten spielen kann
• Sehen Sie sich das Webinar an: Differenzierte Scanning-Kalorimetrie: Robuste und mächtige physikalische Charakterisierung von therapeutischen Proteinprodukten