Instrument configuration for native N-linked oligosaccharide characterization by HPAE-PAD/MS

Aplikace | 2017 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Iontová chromatografie, LC/Orbitrap, IC-MS, IC/MS/MS
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Glykanová analýza představuje klíčový nástroj v biotechnologiích a farmaceutickém výzkumu pro charakterizaci N-vázaných oligosacharidů na glykoproteinech. Detailní profilování glykanových populací je nezbytné pro zajištění kvality, bezpečnosti a bioekvivalence bioterapeutik podle mezinárodních regulačních norem.

Cíle a přehled studie / článku


Technický popis se zaměřuje na instalaci a ověření workflow HPAE-PAD (vysokovýkonná aniontová výměnná chromatografie s pulzní amperometrií) spojené s vysokorozlišovacím Q Exactive™ Orbitrap™ MS za účelem bias-free charakterizace nativních N-glykanů odvozených z glykoproteinů. Metoda podporuje rychlé profilování 96 vzorků v řádu několika hodin.

Použitá instrumentace


  • Thermo Scientific™ Dionex™ ICS-5000+ HPIC™ systém (dual pump, elektrochemický detektor ED, ERD 500 desalter)
  • Thermo Scientific™ Dionex™ UltiMate™ WPS 300TBPI autosampler s termostatovaným modulem
  • Thermo Scientific™ Q Exactive™ Hybrid Quadrupole-Orbitrap™ MS (negativní ESI, MS a data-dependent MS/MS)
  • Dionex™ CarboPac™ PA200 guard a analytický column (3 × 250 mm)

Použitá metodika


  • In-solution denaturace glykoproteinů (95 °C), enzymatická deglykozylace PNGase F (50 °C)
  • Čištění uvolněných glykanů přes grafitovaný uhlík ve 96-jamkových filtrech
  • HPAE separace s eluenty NaOH (100 mM) a sodného acetátu (100–250 mM) při 0,5 mL/min
  • Post-column potlačení sodných iontů pomocí ERD 500 (elektrochemicky regenerovaný desalter)
  • Negativní ionizační režim ESI-MS: m/z 400–2000, rozlišení 70 000 FWHM, AGC cílová hodnota 3×10⁶, DDA MS/MS (Top 10, NCE 30)

Hlavní výsledky a diskuse


  • Analýza hu-AGP odhalila 53 unikátních nativních N-glykanů včetně izomerů s vysokou chromatografickou a hmotnostně-spektrometrickou rozlišitelností
  • U monoklonálních protilátek (Humira®, Inflectra®) identifikováno 28–33 glykanů s průměrnou odchylkou hmotnosti <2 ppm
  • Desalter ERD 500 vykazuje stabilní odstranění Na⁺ bez zhoršení rozlišení neutrálních glykanů (změna <10 %) a zároveň generuje acetonátové adduktní ionty podporující fragmentaci
  • Porovnání PAD a MS záznamů potvrdilo zachování vynikajícího rozlišení a reprodukovatelnosti, MS/MS spektra obsahovala diagnostické glykozidické i mezikroužkové fragmenty
  • Metoda umožňuje diferenciaci pozice sialylace a fucosylace, detekci vzácných modifikací (α-gal, N-glykolyl sialylace) a izobarních forem

Přínosy a praktické využití metody


  • Bezderivativní workflow minimalizuje artefakty způsobené derivatizací (ztráta sialových zbytků, neúplné značení)
  • Vysoká propustnost – 96 vzorků za cca 2 h včetně přípravy, čištění a analýzy
  • Robustní data vhodná pro QC bioterapeutik a registraci podle ICH Q6B
  • Široké uplatnění v charakterizaci monoklonálních protilátek, biosimilars, glykoproteinových biofarmak

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Plná automatizace přípravy a analýzy pro vyšší kapacitu a menší lidskou intervenci
  • Integrace iontové mobility a dalších ortogonálních technik pro podrobné izomerní rozlišení
  • Použití strojového učení a AI pro zrychlenou annotaci a kvantifikaci glykanů
  • Rozšíření přístupu na O-glykanové analýzy, komplexní glykomické studie a biomarkerová hledání

Závěr


Navržené propojení HPAE-PAD s Orbitrap MS představuje vysoce selektivní, efektivní a reprodukovatelnou platformu pro detailní analýzu nativních N-glykanů bez nutnosti derivatizace. Metoda přináší klíčová data pro vývoj, výrobu a kontrolu kvality bioterapeutik.

Reference


  1. ICH Q6B Guidelines (1999) – Harmonizované požadavky na charakterizaci glykanů
  2. Thermo Scientific Technical Note 71: Eluent Preparation for HPAE-PAD
  3. Thermo Scientific Technical Note 21: Optimal Settings for Pulsed Amperometric Detection of Carbohydrates
  4. Thermo Scientific Electrochemical Detection User’s Compendium
  5. Thermo Scientific Technical Note 110: Carbohydrate Determination with Disposable Au on PTFE Electrodes
  6. Szabo Z. et al. Anal. Bioanal. Chem. 2017;409(12):3089–3101
  7. Eavenson M. et al. Glycobiology 2015;25(1):66–73

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Structural characterization of mucin O-linked glycans using a novel anion exchange column in HPAE-PAD-MS
O-glycan profiling using HPAE-PAD hyphenated with a high-resolution accurate mass (HRAM) mass spectrometer
O-glycan profiling using HPAE-PAD hyphenated with a high-resolution accurate mass (HRAM) mass spectrometer
Improved profiling of sialylated N-linked glycans by ion chromatography-Orbitrap mass spectrometry