LNP 내부의 Free RNA를 확인할 수 있을까? - DLS와 SD-TDA의 차이

LNP(Lipid Nanoparticle)는 mRNA 백신과 RNA 기반 치료제 개발에 필수적인 전달체로 사용되고 있다. LNP를 개발할 때 단순히 입자의 평균 크기만 확인하는 것으로는 충분하지 않다. 실제로는 캡슐화되지 않은 Free RNA의 존재 여부, 정제 효율, 그리고 RNA 분해 생성물의 발생 여부가 제품의 품질과 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 하지만 이러한 작은 입자들은 기존 DLS(Dynamic Light Scattering) 분석만으로는 확인하기 어려운 경우가 많다. 이번 글에서는 왜 DLS로는 Free RNA를 확인하기 어려운지, 그리고 SD-TDA(Size Distribution – Taylor Dispersion Analysis) 기술을 이용한 TaylorSizer가 어떤 정보를 제공할 수 있는지 알아본다.

왜 DLS로는 Free RNA를 보기 어려울까? DLS는 입자의 Brownian Motion을 이용하여 평균 입도와 입도분포를 계산하는 매우 강력한 기술이다. 하지만 DLS는 기본적으로 산란광(Intensity)을 기반으로 측정하기 때문에 큰 입자의 영향을 매우 크게 받는다. 예를 들어 수십 nm 크기의 LNP와 수 nm 수준의 Free RNA가 동시에 존재하는 경우 대부분의 산란 신호는 큰 LNP에서 발생한다. 그 결과 실제로 Free RNA가 존재하더라도 DLS 결과에서는 명확하게 구분되지 않을 수 있다. 즉, DLS는 평균 입도 정보는 제공할 수 있지만, Free RNA와 같은 초소형 입자의 존재 여부를 확인하는 데에는 한계가 있다.

TaylorSizer는 SD-TDA(Size Distribution – Taylor Dispersion Analysis) 기술을 이용하여 초소형 NanoObject의 입도분포를 분석한다. 기존 DLS로 분석하기 어려운 영역을 위해 개발되었으며 다음과 같은 시료 분석에 활용될 수 있다. RNA Oligonucleotide, Antibody, Micelle, Extracellular Vesicle(EV), Lipid Nanoparticle(LNP) 등의 다양한 초소형 NanoObject 분석 가능하다. Taylorgram은 모세관을 통과한 입자가 검출기에 도달하면서 생성되는 신호를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 즉, TaylorSizer가 실제로 측정하는 Raw Data다. 작은 입자는 빠르게 확산하여 좁은 Peak를 만들고, 큰 입자는 느리게 확산하여 넓은 Peak를 형성한다. TaylorSizer는 이러한 Peak 폭의 차이를 이용하여 확산계수를 계산하고 최종적으로 입도분포를 제공한다. ( Taylorgram의 Peak 폭 차이를 이용한 입도분포 계산 )

SD-TDA(Size Distribution – Taylor Dispersion Analysis)란? TaylorSizer는 SD-TDA 기술을 이용하여 입도분포를 분석한다. SD-TDA 분석법은 모세관 내부에서 발생하는 Taylor Dispersion 현상을 이용하여 입자의 확산계수를 계산하고 이를 기반으로 입도분포를 제공하는 기술이다. 이를 통해 0.1 ~ 500nm 분석, 1~5nm 수준의 작은 입자 검출, 실제 입도분포 제공, 작은 입자와 큰 입자 동시 분석이 가능하다. ( Taylor Dispersion 현상을 이용한 SD-TDA 분석 원리 )

아래 결과는 LNP 시료를 분석한 사례이다. TaylorSizer는 LNP와 함께 1~5nm 수준의 작은 입자까지 동시에 분석할 수 있다. 기존 DLS에서는 구별하기 어려운 Free RNA, RNA 분해 생성물 및 작은 부산물까지 확인할 수 있으며 이를 통해 Purification 효율과 Encapsulation 상태를 보다 상세하게 평가할 수 있다. ( LNP와 Free RNA를 동시에 분석한 실제 사례 ) LNP 개발에서 중요한 것은 단순히 평균 입자를 측정하는 것이 아니라 LNP 외부에 존재하는 Free RNA와 같은 작은 입자를 얼마나 정확하게 확인할 수 있는가이다. TaylorSizer는 SD-TDA 기술을 이용하여 기존 DLS가 놓칠 수 있는 정보를 제공한다. 특히 RNA, Oligonucleotide, EV, LNP와 같은 UltraSmall NanoObject 분야에서는 새로운 분석 도구가 될 수 있다. 즉, TaylorSizer는 단순한 입도분석기가 아니라 초소형 나노소재의 입도분포와 부산물 존재 여부를 동시에 확인할 수 있는 분석 플랫폼이라고 할 수 있다.