ワクチンの開発は、研究開発から早期臨床前研究、商業化生産、検査、ロット放出に至るまで、ワクチン製品の有効性と安全性を保証するための大量の分析と検査に関連する。ワクチン開発過程における生物分析はサンプル基質、分析物の種類及びワークフロー効率などの面での挑戦に直面しており、例えば分析に用いられるワクチンサンプルは大きく異なり、分析物の範囲は広く、多糖類、蛋白質及びポリペプチドなどを含み、これらはすべて異なる基質の中で検査を行わなければならない。また、次世代ワクチンはますます多くの抗原に関連しており、例えばHPV（ヒト乳頭腫ウイルス）ワクチンは2価、4価、9価など多くの種類があり、これはまた検査の複雑性を大幅に増加させた。免疫分析法は一般的にワクチンの滴度、純度と効力、および動物と人体における免疫原性反応などを測定するために用いられ、多孔質板に基づくELISA免疫分析はワクチン生物分析における黄金標準技術の1つとなっており、抗原表位の定量、不純物レベルの評価、ワクチン開発における滴度と免疫原性の監視などが含まれる。しかし、ますます切迫したプロジェクトスケジュールにより、研究者はワクチンの免疫分析性能の改善を求め始めた。

ワクチン候補分子などのより少量の貴重な試薬、および小型実験動物由来の試料を用いて

検査方法は血清と血漿、アルミニウム含有アジュバントと油乳アジュバントのサンプルを便利に処理することができる

操作にかかる時間を短縮

検出方法の開発時間を短縮

Gyrolab® システムはこれらのニーズにソリューションを提供し、ワクチン開発に多くの追加の利益を提供しています。Gyrolabのオープンなプラットフォームは、さまざまな分析物、サンプルタイプ、処方物の迅速な検出開発をサポートし、さまざまなアプリケーションに即使用型キットを提供する。BioaffyでGyrolab™ マイクロフロー制御CDでナノアップグレードの免疫検査を行い、多種の基質からの干渉を最大限に減少させ、しかもサンプルと試薬の消費量が小さく、最新世代ワクチンと小型実験動物試験の需要を満たすことができる、高スループットと自動化モードは複数の分析物を並列分析し、着手時間を大幅に削減し、データを迅速に提供し、挑戦的なプロジェクトスケジュールと迅速な意思決定を満たすことができる。Gyrolabソフトウェアワークステーションは21 CFR第11部の要件を満たしており、その開発された検出方法とデータは規制環境の要件を満たし、製薬工場とCROの間で円滑に移行することができる。

　　本文はGyrolabシステムを用いてワクチンの開発性能と効率を高めるいくつかの応用例を紹介し、Gyrolabシステムの実際の使用における優位性を説明した。

ケース1：血清中の抗原特異性抗体を1.5時間以内に検出

ワクチンを接種した被験者の記憶B細胞（MBC）によって産生される抗体の量と質を検出することは、いかにして終身性保護抗体を誘導するかを知る鍵である。ヒト末梢血抗原特異的記憶B細胞の相対周波数は、通常、細胞培養上清液を連続有限希釈法（serial limiting dilution assay、sLDA）とELISA分析によって決定されるが、この方法は時間と労力がかかり、大量の実験材料がかかるため、ノバルティスのワクチンと診断開発研究者はELISA免疫測定法をGyrolabシステムに移して収量を高める。本研究の目標はナイザー菌抗原（Neisseria）と3種類のアジュバントを組み合わせてマウスに接種し、免疫検査によりマウスがB細胞を記憶することによって産生されるIgG亜型を確定することである。研究者は2つの検査形式をテストした：

　　直接検出（Direct Assay）、

評価に用いる：①ビオチン化抗原とGyrolab Bioaffyマイクロフロー制御CD中のストレプトマイシン親和カラムを結合し、特異的なIgGを捕獲する能力、②細胞培養上清液中の抗原特異性抗体の感度を測定する、③Gyrolab Viewerにおける結合曲線を用いて、抗体と特定抗原結合の親和性を評価する。

　　リバース検出（Reverse Assay）、

Alexa蛍光標識の抗原検出とCD親和性カラム結合の特異的IgGの能力を評価するために使用される。

直接アッセイ

図1.ナイザー菌を接種した被験マウスB細胞培養上清において、Gyrolab検出およびELISAにより同じ陽性および陰性サンプルが同定された。Y軸はGyrolabによって検出された抗体滴下であり、ELISAによって同定された陽性サンプルは緑の枠で標識されている。

図2.Gyrolab直接検出法は、異なるIgGサブタイプに属する抗体を数マイクロリットルのサンプルで同時に検出することができる。

ELISAと比較して、Gyrolabシステム上で抗原特異的抗体検出を行うことは多くの利点があり、わずか数マイクロリットルのサンプルで抗体反応の質量、すなわちIgG亜型の相対数を分析することができる。

ケース2：試薬スクリーニング：検査を実行するためのワクチンロット比較

多価ワクチンの生物分析はますます複雑になり、大量の検査方法を開発する必要がある。多価ワクチンは複数の抗原を含むため、抗原成分ごとに放出検出方法を開発して用量と効力を確保しなければならないので、製品ごとの検出数に抗原の数を乗じなければならない。米国メルク社のワクチン分析開発チームは、多価ワクチン検出方法の開発と試薬消費（標識された検出抗体など）を最小限に抑えることができる高度に柔軟なGyrolab検出方法を開発した。この方法はGyrolab Bioaffy CDのストレプトマイシン親和カラムに固定されたビオチン化ヤギ抗マウスIgGに基づいて、分析物特異的捕捉抗体（例えばマウスα-PS mAb）を添加した後にサンプルを添加し、次に2番目の分析物特異的抗体（例えばウサギα-PS pAb）を用いて捕捉された分析物を検出し、最後にAlexa Fluor® 647標識のロバ抗ウサギ抗体を蛍光検査した（図3）。このような5層「ダブルサンドイッチ」検出形式は、特定の分析物に対する試薬を標識する必要はなく、分析物特異性試薬は容易に代替できるので、最小限の開発だけで多価多糖類と多価タンパク質ワクチンの検出と抗血清のロット間差に応用できる。

図3.5層の「ダブルサンドイッチ」Gyrolab検出形式。PS：多糖類分析物

Gyrolab検出法を用いて、3種類の抗原試験に対する2つの抗血清バッチを比較した。Gyrolab Viewerソフトウェアモジュールを使用して、CDマイクロチャネルにおける親和性カラム上の各データポイントの結合反応を可視化することができ、これによりデータはより時間のかかる効力曲線に匹敵することができる（図4）。

図4.Panel A：蛍光強度データ（左）と反応曲線（右）を用いて原A、BとCの抗血清バッチと比較した。Panel B：抗原BのGyrolab Viewer結合強度曲線画像は、新しいロットの柱上蛍光強度が低く、ピークの尾引きが増加し、このロットの抗体親和性が古いロットより低いことを示している。

2つのバッチによる原Aへの対抗表現は似ているが、旧バッチによる原Bへの対抗表現はより良く、Gyrolab Viewerにおける結合スペクトルのピーク面積はより大きく、滴定時の信号対雑音比はより高い。新しいバッチは、抗原との親和性が低いことを示す明らかなカラム上蛍光性尾引きを示した。抗原Cについては、両ロットの抗血清はいずれも明らかな尾引き現象を示し、旧ロットの抗血清はより多くのピーク尾引きを示した。滴定時、旧ロットの背景は高く、信号ノイズは低い。そのため、Gyrolab Viewerの可視化結合スペクトル、反応曲線と信号対雑音比を結合することは、抗血清ロットを理解するために貴重な意見を提供した。

マーカー社のチームは、Gyrolabシステムは価値のある統計と図形データを提供しており、これらのデータは一緒に評価する際に多孔質板に基づく検査データと一致しており、高速回転時間、高スループット、可視化結合強度の能力などの追加の利益があると結論した。

ケース3：抗原力価定量動態範囲を4 logsに拡大

ワクチン開発会社は、アルミニウムアジュバントに吸着した糖タンパク質抗原を測定するために免疫測定のダイナミックレンジを拡大する必要がある。研究者はELISAをGyrolabシステムに移し、ダイナミックレンジを5-300 mIU/mLから~ 0.6-40,000 mIU/mLに拡張し、Gyrolab検出は同時に定量的な上限と下限を拡張した。

図5.Gyrolabは抗原力価を測定する際に動的範囲を大幅に拡大する強力な検出方法を提供する。

ケース4：処方開発を支援するワクチン効力試験

ロット間の効力の一致性を評価することはワクチンの品質制御の重要な構成部分である。効力試験は安定性研究、発酵と精製プロセスの検証と最適化、新旧施設施設の比較、配合やアジュバント変更の効果評価に用いることができる。

米マーカー社はマウスの効力試験におけるGyrolabシステムとLuminex検出法の表現を比較した。この研究はマウスの体内免疫に関連し、正常化抗原サンプルを6〜12用量濃度範囲に希釈した。有効用量（ED 50）は各投与群の50%のマウス血清転化の最大用量に基づいて決定され、ED 50値を得るには220個までのマウス血清サンプルが必要であるため、この煩雑な作業には大量の小量サンプルが必要である。Gyrolab検出は信頼性とロバスト性が証明され、その感度と再現性（CV<10%）はLuminex測定に匹敵する（R 2＝0.97）が、操作時間はより短く、回転時間はより速い。

図6.Gyrolab検出は非常に再現性があり、CV<10%

図7.GyrolabとLuminexの免疫検査による結果は比較可能性がある