HPLC, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníProteomika, Klinická analýza
VýrobceAgilent Technologies
Význam tématu
Adeno-asociované viry (AAV) představují perspektivní vektor pro genovou terapii vzácných a genetických onemocnění. Klíčovou složkou kvality a bezpečnosti AAV léčiv jsou tři kapsidové proteiny VP1, VP2 a VP3, které musí být jednoznačně identifikovány před uvolněním produktu. Tradiční antibody-based metody často narážejí na vysokou homologii mezi serotypy a požadavky na specifické protilátky, zatímco LC/MS nabízí přímé měření hmotnosti proteinů a vysokou selektivitu bez nutnosti generovat pro každý typ AAV speciální protilátky.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem této aplikace bylo vyvinout a optimalizovat rychlou a robustní LC/FLD-MS metodu pro separaci a potvrzení identity intaktních kapsidových proteinů z různých serotypů AAV (2, 7, 9, 7m8, DJ, rh10, Anc80). Metoda zahrnovala minimalizovanou přípravu vzorku odolnou vůči vysoké koncentraci solí i detergentům, chromatografickou optimalizaci na třech typech ZORBAX RRHD fází a následnou hmotnostní analýzu s dekonvolucí signálu a peptidovým mapováním k potvrzení případných mutací.
Použitá metodika a instrumentace
- Příprava vzorku: Denaturace v 3 M guanidinu HCl a 40 mM DTT ve 200 mM amonném hydrogen uhličitanu (pH 8) při 70 °C po dobu 15 min; bez nutnosti výměny pufru.
- Chromatografie: Agilent 1290 Infinity II LC systém (High Speed Pump G7120A, Multisampler G7167B, Multicolumn Thermostat G7116B) se ZORBAX RRHD SB-C18 a SB-Diphenyl 300 Å kolony (2,1 × 100 mm, 1,8 μm); mobilní fáze A 0,1 % TFA+0,1 % FA ve vodě, B 90 % IPA+9,8 % voda+0,1 %TFA+0,1 %FA; gradient 0–26 min, teplota 80 °C, průtok 0,4 mL/min.
- Detekce: Agilent 1260 Infinity Fluorescence Detector (280 nm excitace, 360 nm emise).
- Hmotová spektrometrie: Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF s Dual Jet Stream zdrojem, teplota 350 °C, rozsah 900–3200 m/z, dekonvoluce v MassHunter BioConfirm 10.0 (55–85 kDa, maximální entropie).
- Peptidové mapování: Redukce a alkylace, trypsinové štěpení ve dvou krocích, čištění AssayMap Bravo, separace na AdvanceBio Peptide Mapping koloni (2,1 × 150 mm, 2,7 μm), MS/MS DDA Top10.
Hlavní výsledky a diskuse
- SB-C18 kolona byla jediná, která poskytla baseline separaci VP1, VP2 a VP3. SB-C3 a SB-Diphenyl nesplnily požadavky na rozlišení VP1 a VP3.
- Dekonvoluované hmotnosti pro všechny proteiny odpovídaly teoretickým hodnotám s přesností ≤32 ppm.
- U serotypu AAV-2 byl u VP1 pozorován přírůstek +29,6 Da, což vedlo k hypotéze bodové substituce; potvrzeno MS/MS peptidovým mapováním a Sanger sekvenováním plazmidu (GCC→ACC, Ala→Thr).
- Testování na dalších šesti serotypech ukázalo univerzálnost metody. Pro AAV-9, rh10 a Anc80 byla nutná varianta na SB-Diphenyl pro optimální rozlišení.
- Relativní kvantifikace FLD potvrdila očekávanou stechiometrii VP1:VP2:VP3 ~1:1:10 s mírnými odchylkami obsahu VP1 v různých sériích.
- Deamidace VP1 u serotypů DJ a rh10 byly pravděpodobně způsobeny kultivačními podmínkami nebo oteplením při přípravě vzorku.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá kontrola identity AAV kapsidových proteinů bez nutnosti specifických protilátek.
- Vhodné pro QA/QC testování uvolňovací fáze léčiv i pro vývoj mutantních knihoven.
- Možnost relativní kvantifikace stechiometrie proteinů, klíčové pro funkčnost vektorů.
- Jednoduchá a odolná příprava vzorku kompatibilní s vysokou solností a detergenty.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace do vysoce průtokových screeningových platforem a real-time PAT monitoring.
- Rozšíření aplikace na další serotypy a inženýrské variace AAV, včetně detailního mapování PTM.
- Automatizace datové analýzy a pokročilá kvantifikace založená na signálech MS.
- Kombinace s dalšími technikami (IM-MS, HDX, top-down MS) pro hlubší charakterizaci strukturálních variant.
Závěr
Navržená LC/FLD-MS metoda s Agilent 1290 Infinity II a 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF ve spojení se ZORBAX SB-C18 a SB-Diphenyl stacionárními fázemi poskytuje robustní, přesnou a rychlou analýzu intaktních AAV kapsidových proteinů. Metoda umožňuje spolehlivou identifikaci i detekci bodových mutací a relativní kvantifikaci stechiometrie napříč různými serotypy, což z ní činí klíčový nástroj pro vývoj a kontrolu kvality genových terapií.
Reference
- Keeler A. M., Flotte T. R. Recombinant Adeno-Associated Virus Gene Therapy in Light of Luxturna a dalších, Annu. Rev. Virol. 2019, 6, 601–621.
- Backovic A. a kol. Capsid Protein Expression and AAV-like Particle Assembly v Saccharomyces Cerevisiae, Microb. Cell Fact. 2012, 11, 124.
- US FDA. Chemistry, Manufacturing, and Control (CMC) Information for Human Gene Therapy INDs, Guidance for Industry 2020.
- Kuck D., Kern A., Kleinschmidt J. A. Development of AAV Serotype-Specific ELISAs Using Novel Monoclonal Antibodies, J. Virol. Methods 2007, 140, 17–24.
- Jin X. a kol. Direct LC/MS Analysis for Complete Characterization of Recombinant AAV Capsid Proteins, Hum. Gene Ther. Methods 2017, 28, 255–267.
- Bosma B. a kol. Optimization of Viral Protein Ratios for RAAV Serotype 5 Production v Baculovirus systému, Gene Ther. 2018, 25(6), 415–424.
- Rehder D. S. a kol. RPLC/MS of Reduced Monoclonal Antibodies, J. Chromatogr. A 2006, 1102, 164–175.
- Matuszewski B. K., Constanzer M. L., Chavez-Eng C. M. Strategie pro hodnocení Matrix Effect v kvantitativních HPLC-MS/MS metodách, Anal. Chem. 2003, 75(13), 3019–3030.
- Long W. J., Mack A. E. Comparison of Selectivity Differences Among Agilent ZORBAX Phenyl Columns Using Acetonitrile či Methanol, Agilent 5990-4711EN 2009.
- Popa-Wagner R. a kol. Impact of VP1-Specific Sequence Motifs on AAV2 Intracellular Trafficking and Nuclear Entry, J. Virol. 2012, 86, 9163–9174.
- Zhang Y. a kol. Identification of AAV Capsid Proteins Using ZipChip CE/MS, Anal. Biochem. 2018, 555, 22–25.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.