疫苗的开发，从研发到早期临床前研究再到商业化生产、检测和批次放行，涉及大量的分析与检测以保证疫苗产品的有效性和安全性。疫苗开发过程中的生物分析面临着样品基质、分析物类型以及工作流程效率等方面的挑战，例如用于分析的疫苗样本差别很大，分析物的范围很广，包括多糖、蛋白质和多肽等，这些都必须在不同的基质中进行检测。此外，新一代疫苗涉及越来越多的抗原，例如HPV(人乳头瘤病毒)疫苗有二价、四价和九价等多种类型，这又大大增加了检测的复杂性。免疫分析法通常用来测定疫苗的滴度、纯度和效力，以及它们在动物和人体中的免疫原性反应等，基于多孔板的ELISA免疫分析已经成为疫苗生物分析中的黄金标准技术之一，包括定量抗原表位、评估杂质水平和监测疫苗开发中的滴度和免疫原性等。然而，日益紧迫的项目时间表促使研究人员开始寻求疫苗免疫分析性能的改进，包括：
使用更少量的珍贵试剂如疫苗候选分子，以及来自小型实验动物的样本
检测方法可以方便地处理血清和血浆、含铝佐剂和油乳佐剂的样品
减少动手操作的时间
减少检测方法的开发时间
Gyrolab® 系统为这些需求提供了一个解决方案，并在疫苗开发中提供了许多额外的获益。Gyrolab开放的平台支持对各种分析物、样品类型和配方进行快速的检测开发，并为多种应用提供即用型试剂盒。Gyrolab在Bioaffy™ 微流控CD中进行纳升级的免疫检测，最大限度地减少了来自多种基质的干扰，而且样品和试剂消耗量很小，可以满足最新一代疫苗和小型实验动物试验的需要；高通量和自动化模式对多个分析物进行并行分析，大大减少了动手时间，可以快速提供数据，满足具有挑战性的项目时间表和更快的决策。Gyrolab软件工作站符合21 CFR 第11部分要求，其开发的检测方法及数据满足监管环境要求，并能在制药厂和CRO之间顺利转移。
本文介绍了几个使用Gyrolab系统提高疫苗研发性能和效率的应用案例，以说明Gyrolab系统在实际使用中的优势。
案例1：在1.5小时内检测血清中的抗原特异性抗体
检测接种疫苗的受试者的记忆B细胞(MBC)产生的抗体的数量和质量是了解如何诱导终身性保护性抗体的关键。人外周血抗原特异性记忆B细胞的相对频率一般通过连续有限稀释法(serial limiting dilution assay, sLDA)和ELISA分析细胞培养上清液来确定，但这种方法费时费力且耗费大量实验材料，因此，诺华公司的疫苗和诊断开发研究人员将ELISA免疫测定法转移到Gyrolab系统上以提高产量。该研究的目标是将奈瑟氏菌抗原 (Neisseria) 与三种佐剂组合后接种小鼠，通过免疫检测确定小鼠记忆B细胞所产生的IgG亚型。研究人员测试了两种检测形式：
直接检测 (Direct Assay)，
用于评估：①生物素化抗原与Gyrolab Bioaffy微流控CD中链霉素亲和柱结合并捕获特异性IgG的能力；②检测细胞培养上清液中的抗原特异性抗体的灵敏度；③通过Gyrolab Viewer中的结合曲线，评估抗体与特定抗原结合的亲和力。
反向检测(Reverse Assay)，
用于评估Alexa荧光标记的抗原检测与CD亲和柱结合的特异性IgG的能力。
Direct Assay
Reverse Assay 图1. Gyrolab检测和ELISA在接种奈瑟式菌的受试小鼠B细胞培养上清液中鉴定出相同的阳性和阴性样本。Y轴为Gyrolab检测的抗体滴度，ELISA鉴定的阳性样本以绿色框标记。
图2. Gyrolab直接检测法能够在几微升的样品中同时检测属于不同IgG亚型的抗体。
与ELISA相比，在Gyrolab系统上进行抗原特异性抗体检测有很多优势，仅需几微升的样品就能分析抗体反应的质量，即IgG亚型的相对数量。
案例2：试剂筛选—用于放行检测的疫苗批次比较
多价疫苗的生物分析越来越复杂，需要开发大量的检测方法。因为多价疫苗包含多个抗原，必须为每个抗原成分开发放行检测方法以确保剂量和效力，所以每个产品的检测数量要乘以抗原的数量。美国默克公司的疫苗分析开发小组开发了一种高度灵活的Gyrolab检测方法，可以最大限度地减少多价疫苗检测方法的开发和试剂消耗 (如标记的检测抗体等)。该方法是基于固定在Gyrolab Bioaffy CD的链霉亲和柱上的生物素化山羊抗小鼠IgG，加入分析物特异性捕获抗体(如小鼠α-PS mAb)之后再加入样品，然后用第二个分析物特异性抗体(如兔α-PS pAb)检测被捕获的分析物，最后用Alexa Fluor® 647标记的驴抗兔抗体进行荧光检测(图3)。这种5层“双夹心”检测形式无需标记针对特定分析物的试剂，分析物特异性试剂可以很容易地被替代，所以只需要最少的开发就可以应用于多价多糖和多价蛋白质疫苗的检测以及抗血清的批次间差异。
图3. 5层“双夹心”Gyrolab检测形式。PS：多糖分析物
Gyrolab检测法被用来比较针对三种抗原测试的两个抗血清批次。使用Gyrolab Viewer软件模块可以将CD微通道中亲和柱上每个数据点的结合反应可视化，这使得数据可以与更费时的效力曲线相媲美 (图4)。
图4. Panel A：使用荧光强度数据 (左) 和反应曲线 (右) 对抗原A、B和C的抗血清批次进行比较。Panel B：抗原B的Gyrolab Viewer结合强度曲线图像，显示新批次的柱上荧光强度较低，峰拖尾增加，表明该批次的抗体亲和力比老批次低。
虽然两个批次对抗原A的表现相似，但旧批次对抗原B的表现更好，在Gyrolab Viewer中结合谱图的峰面积更大，滴定时信噪比更高。新的批次显示出明显的柱上荧光拖尾，这表明与抗原的亲和力较低。对于抗原C，两个批次的抗血清都显示出明显的拖尾现象，旧批次的抗血清显示出更多的峰拖尾。滴定时，旧批次的背景较高，信噪比较低。因此，Gyrolab Viewer的可视化结合谱图、反应曲线和信噪比相结合为了解抗血清批次提供了宝贵的意见。
默克公司的团队得出结论，Gyrolab系统提供了有价值的统计和图形数据，这些数据在一起评估时与基于多孔板的检测数据一致，还有快速周转时间、高通量和可视化结合强度的能力等额外获益。
案例3：抗原滴度定量动态范围扩大到4 logs
疫苗开发公司需要扩大免疫测定的动态范围，以测量吸附在铝佐剂上的糖蛋白抗原。研究人员将ELISA转移到Gyrolab系统上，将动态范围从5-300 mIU/mL扩展到~0.6-40 000 mIU/mL，Gyrolab检测同时扩展了定量的上限和下限。
图5. Gyrolab提供了一种强大的检测方法，在测量抗原滴度时极大地扩展了动态范围。
案例4：支持配方开发的疫苗效力试验
评估批次间效力的一致性是疫苗质量控制的一个重要组成部分。效力试验可用于稳定性研究、发酵和纯化工艺的验证与优化、比较新旧设施设施以及评估配方或佐剂变更的效果。
美国默克公司比较了Gyrolab系统与Luminex检测法在小鼠效力试验中的表现。该研究涉及小鼠体内免疫，将正常化的抗原样品稀释到6-12个剂量浓度范围。有效剂量 (ED50) 是根据每个给药组中50%的小鼠血清转化的最大剂量来确定的，获得一个ED50值需要多达220个小鼠血清样本，因此这项繁琐的工作需要大量的小量样本。Gyrolab检测被证明是可靠和稳健的，其灵敏度和重现性 (CV<10%) 可与Luminex测定相媲美 (R2 = 0.97)，但操作时间更短，周转时间更快。
图6. Gyrolab检测具有高度可重复性，CV<10%
图7. Gyrolab和Luminex的免疫检测给出的结果具有可比性
