Online IEX-MS of mAb Charge Variants Using a BioResolve SCX mAb Column, IonHance CX-MS pH Concentrates, and BioAccord System

Aplikace | 2019 | WatersInstrumentace
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS/MS
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


Charakterizace heterogenity náboje monoklonálních protilátek (mAb) je klíčová pro zajištění jejich účinnosti, stability a kvality ve farmaceutickém vývoji. Tradiční metody, jako frakční iontově výměnná chromatografie s offline přípravou vzorku, jsou časově náročné a mohou zavádět artefakty. Implementace přímého online spojení iontově výměnné chromatografie (IEX) s hmotnostní spektrometrií (MS) umožňuje rychlou, citlivou a spolehlivou identifikaci jednotlivých variant náboje bez nutnosti složité frakcionace.

Cíle a přehled studie


Cílem aplikace bylo demonstrovat novou IEX–MS metodu využívající pufry na bázi těkavých amonných solí (IonHance CX-MS pH Concentrates) v kombinaci s BioResolve SCX mAb kolonkou a BioAccord LC-MS systémem. Metoda byla validována na standardních mAb (NIST mAb, rituximab, infliximab) a uplatněna na modelové forsení degradace trastuzumabu, a to jak na úrovni intact protilátky, tak po IdeS štěpení.

Použitá metodika


Analytický postup zahrnoval:
  • Příprava mobilních fází: 10× ředění IonHance CX-MS pH Concentrate A (50 mM amonný acetát, pH 5.0, 2 % acetonitril) a B (160 mM amonný acetát, pH 8.5, 2 % acetonitril).
  • IEX gradienty: pro intact mAb lineární přechod z 60 % A na 2 % A za 21 min při 0,1 mL/min; analogický gradient pro IdeS digesty.
  • Forcení degradace trastuzumabu: inkubace 2 mg/mL vzorku v 100 mM fosfátovém pufru pH 8.0 při 25 °C po dobu jednoho týdne.
  • Štěpení IdeS enzymem: 50 µg protilátky inkubované s 50 jednotkami FabRICATOR® při 37 °C po 30 min.
  • MS detekce v pozitivním ESI módu, rozsah m/z 400–7000, SmartMS™.

Použitá instrumentace


  • ACQUITY UPLC I-Class PLUS
  • ACQUITY TUV detektor
  • ACQUITY RDa MS detektor s SmartMS™
  • BioResolve SCX mAb Column (3 µm, 2.1 × 50 mm)
  • IonHance CX-MS pH Concentrates A a B
  • BioAccord LC-MS systém řízený softwarem UNIFI
  • BioRad Micro Bio-Spin® kolony

Hlavní výsledky a diskuse


IEX–MS metoda dosáhla vysokého rozlišení C-terminálních lysinových variant u NIST mAb, rituximabu a infliximabu, které byly jednoznačně potvrzeny dekonvoluovanými hmotnostními spektry. Detekce variant byla možná až při 1 % relativní abundanci.
U forceně degradovaného trastuzumabu se zvýšil podíl kyselých variant o ~18,7 % v intact analýze a o ~14,1 % v IdeS štěpu Fab fragmentu, což odpovídá deamidaci a modifikacím glykosylace. Izobarické a konformační varianty vyžadují doplňující peptidovou charakterizaci pro jednoznačnou lokalizaci modifikací.

Přínosy a praktické využití metody


Nová IEX–MS procedura výrazně zkracuje dobu analýzy variant náboje, minimalizuje offline manipulaci a riziko umělé degradace, a přináší vyšší reproducibilitu a průchodnost. Metoda je vhodná pro vývoj, stabilitní studie, QA/QC a sledování kritických kvalitativních atributů mAb.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se rozšíření aplikace metody na široké spektrum bioterapeutik, biosimilars a Fc-fúzních proteinů. Další směřování zahrnuje integraci 2D-LC separací, využití iontově mobilních technik a online monitorování během výrobního procesu (process analytical technology).

Závěr


Implementace přímého IEX–MS workflow na bázi amonných pufrů a BioAccord platformy umožňuje rychlou, citlivou a spolehlivou charakterizaci heterogenity mAb. Metoda nabízí robustní chromatografii, vysokou vzorkovou kapacitu a kvalitní hmotnostní spektra s minimálními addukty, což významně podporuje rozhodovací procesy v biotechnologickém vývoji.

Reference


  • Schmid I. et al. Assessment of Susceptible Chemical Modification Sites of Trastuzumab and Endogenous Human Immunoglobulins at Physiological Conditions. Communications Biology. 2018;1:28.
  • Diepold K. et al. Simultaneous Assessment of Asp Isomerization and Asn Deamidation in Recombinant Antibodies by LC-MS Following Incubation at Elevated Temperatures. PLoS ONE. 2012;7(1):e30295.
  • Espinoza-de la Garza C. et al. Capillary Electrophoresis Separation of Monoclonal Antibody Isoforms Using a Neutral Capillary. J Vis Exp. 2017;(119):55082.
  • Giorgetti J. et al. Intact Monoclonal Antibodies Separation and Analysis by Sheathless Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry. Eur J Mass Spectrom. 2018;25:324–332.
  • Piešt’anský J. et al. Two-Dimensional Capillary Electrophoresis with On-Line Sample Preparation and Cyclodextrin Separation Environment for Direct Determination of Serotonin in Human Urine. Molecules. 2017;22(10):1668.
  • Shaeper J. et al. Parameters Affecting Reproducibility in Capillary Electrophoresis. Electrophoresis. 2000;21(7):1421–1429.
  • Yan Y. et al. Ultrasensitive Characterization of Charge Heterogeneity of Therapeutic Monoclonal Antibodies Using Strong Cation Exchange Chromatography Coupled to Native Mass Spectrometry. Anal Chem. 2018;90(21):13013–13020.
  • Leblanc Y. et al. Charge Variants Characterization of a Monoclonal Antibody by Ion Exchange Chromatography Coupled On-Line to Native Mass Spectrometry: Case Study After a Long-Term Storage at +5 °C. J Chromatogr B. 2017;1048:130–139.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Improving IEX Technology and IEX-MS Applications for Domain Specific Charge Variant Analysis of mAb
Optimizing LC-MS Separations of mAbs using a BioResolve SCX mAb Column and IonHance CX-MS pH Concentrates
Online IEX-MS Characterization and Monitoring of mAb Charge Heterogeneity Using an Optimized Cation Exchange Resin and Compact TOF Mass Spectrometer
Characterization and Monitoring of mAb Charge Variants via Online IEX-MS