실험계획법을 이용한 VLP (Virus Like Particle) 백신의 제형 개발

Design Of Experiment-Based Virus Like Particle Vaccine Formulation Development

본 연구에서는 DoE (Design of Experiment) 기법을 적용하여, VLP (Virus Like Particle) 백신 단백질의 초기 제형 개발 전략을 제시하고자 하였다. 단일 변수 실험을 통해 기본 buffer를 선정하였으며, 이후 2차례의 screening DoE 실험을 통해, buffer의 농도 및 pH, salt 조건 등을 탐색하였다. DoE 실험 시, 가혹 보관 조건에서 각 시험 조건 별, 물리적 특성 등의 분석을 통해 기본 제형 조건을 선정하였다. VLP 단백질의 안정성 향상을 위해 3차 screening DoE 실험을 이용하여 첨가제에 대한 실험을 진행하였다. 3차례의 DoE 실험을 통해 선정된 제형 조건은 20mM Tris buffer, pH 8.1 조건이었다. 후속 백신 개발 단계에서는 제형 공정 개발의 최적화가 필요하며, full factorial design 또는 RSM (response surface model) 등의 design을 적용한 DoE 실험을 진행하여 각 공정 인자에 대한 설계 영역(design space)를 확정할 수 있다.

In this study, we developed a strategy using the design of experiment (DoE) technique for the initial formulation development of a virus-like particle (VLP) vaccine protein. We selected the buffer type through a single-variable experiment and determined the buffer concentration, pH, and salt concentration through two rounds of DoE screening. We established the formulation conditions by analyzing the physical properties of each test condition under harsh storage. To improve the VLP protein stability, we tested additives in a third DoE screening round and the final formulation condition defined via three DoE rounds was 20 mM Tris buffer (pH 8.1). The late vaccine development stage necessitates formulation process optimization. DoE assessments using such a full factorial design or response surface model design could be conducted to determine the design space for each process parameter.