Software, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Charakterizace 5’ cap struktury mRNA je zásadní pro stabilitu, odolnost vůči exonukleázám, export z jádra do cytoplazmy a zahájení translace. V oblasti vývoje mRNA vakcín a terapeutik se přesná analýza capu stává klíčovým kontrolním bodem kvality, ovlivňujícím biologickou aktivitu a účinnost výsledného produktu.
Cíle a přehled studie
- Vyvinout citlivou a robustní metodu LC-HRAM-MS/MS pro identifikaci, sekvenační potvrzení a relativní kvantifikaci 5’ capu v in vitro transkribovaných mRNA produktech.
- Demonstrovat efektivitu datově závislého tandemového hmotnostního spektrometru a softwaru BioPharma Finder 5.0 při mapování produktů RNase H digesce.
Použitá metodika a příprava vzorku
- Standard decappingu: digesce mRNA enzymem RppH a precipitace LiCl pro vytvoření referenčního vzorku bez capu.
- Digesce vzorku: biotinylovaný 25-mer hybridizační probe s RNA:DNA hybridem a RNase H rozštěpí capovaný a odcapovaný konec.
- Separace: magnetické streptavidinové kuličky, promytí annealing pufrem, eluce 75 % EtOH, sušení ve SpeedVac a resuspense před LC-MS.
- Chromatografie: iontově párová RP na DNAPac RP kolóně (2.1×100 mm, 4 µm), 70 °C, gradient HFIP/TEA voda–methanol.
- Spektrometrie: Orbitrap Exploris 240 v negativním režimu, ddMS2 HCD 20 V, rozlišení 120 000 (MS) a 30 000 (MS/MS).
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific Vanquish Horizon UHPLC systém
- Thermo Scientific Orbitrap Exploris 240 MS
- Thermo Scientific DNAPac RP kolóna
- Software Thermo Scientific BioPharma Finder 5.0 a Chromeleon 7.3.1
Hlavní výsledky a diskuse
- 5’ cap a odcapované oligonukleotidy byly jasně separovány a identifikovány s přesností hmotnosti < 5 ppm.
- Poměr detekovaných produktů odpovídal experimentálně nastavenému 4:1 s odchylkou do 4 %.
- MS/MS fragmentační mapy poskytly kompletní pokrytí a potvrdily polohu m7G capu na 5’ konci.
- Automatizované mapování selhání sondy v BioPharma Finder odhalilo nechtěné oligomery a zjednodušilo interpretaci dat.
- Snížení koncentrace sodíku v promývacím pufru minimalizovalo addukci kovu a optimalizovalo citlivost v negativním režimu.
Přínosy a praktické využití metody
- Integrované workflow umožňuje současnou identifikaci, sekvenační potvrzení a relativní kvantifikaci capovaných konců mRNA.
- Metoda je vhodná pro QA/QC laboratoře při vývoji mRNA vakcín a léčiv.
- Automatizované zpracování dat v BioPharma Finder zvyšuje reprodukovatelnost a přesnost výsledků.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření metody na analýzu jiných post-transkripčních modifikací mRNA.
- Integrace vysokopropustných přístupů pro screening kapových analogů a optimalizaci capovací účinnosti.
- Využití strojového učení pro rozpoznání neznámých modifikací a vylepšení automatického zpracování spekter.
Závěr
Kombinace LC-HRAM-MS/MS na platformě Vanquish Horizon/Orbitrap Exploris 240 a softwaru BioPharma Finder poskytuje spolehlivou metodiku pro detailní charakterizaci 5’ capu mRNA. Metoda umožňuje přesnou detekci a relativní kvantifikaci, čímž podporuje vývoj a kontrolu kvality mRNA terapeutik.
Reference
- Malone R.W., Felgner P.L., Verma I.M. Cationic Liposome-Mediated RNA Transfection. Proc. Natl. Acad. Sci. 1989.
- Venkatesan S. et al. Modification of the 5’ End of mRNA. J. Biol. Chem. 1980.
- Shatkin A.J. Capping of Eukaryotic mRNAs. Cell 1976.
- Henderson J.M. et al. Cap 1 Messenger RNA Synthesis with CleanCap® Analog. Curr. Protoc. 2021.
- Daffis S. et al. 2′-O Methylation of Viral mRNA Cap Evades IFIT. Nature 2010.
- Sachs A.B. mRNA Degradation in Eukaryotes. Cell 1993.
- Sonenberg N. Cap-Binding Proteins in Translation Initiation. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 1988.
- Gallie D.R. Cap and Poly(A) Tail Synergize for Translational Efficiency. Genes Dev. 1991.
- Cerritelli S.M., Crouch R.J. RNase H Roles in Genome Integrity. DNA Repair 2019.
- Beverly M. et al. Label-Free Analysis of mRNA Capping Efficiency. Anal. Bioanal. Chem. 2016.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.