LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Peptidové mapování hraje klíčovou roli při charakterizaci monoklonálních protilátek a dalších proteinových terapeutik. Umožňuje detailní popis primární struktury, identifikaci a kvantifikaci posttranslačních modifikací a zajišťuje důkaz identity a kvality léčiva. Standardní postupy jsou často časově náročné, náchylné ke vzniku přípravných artefaktů a obtížně automatizovatelné.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo ověřit účinnost a rychlost enzymatické digesce NISTmAb referenčního materiálu RM 8671 pomocí SMART Digest kitu. Časový průběh digesce (15 až 75 minut) byl testován z hlediska pokrytí sekvence protilátky a úrovně vzniklých posttranslačních modifikací, jako je deamidace, oxidace, glykace a glykosylace.
Použitá instrumentace
- SMART Digest Kit s immobilizovaným trypsinem
- Vanquish Flex Binary UHPLC systém
- Acclaim Vanquish C18 kolona 2,1 × 250 mm, 2,2 µm
- Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole Orbitrap hmotnostní spektrometr
- Nanodrop 2000 spektrofotometr
- MS-grade rozpouštědla a spotřební materiál
Použitá metodika
Vzorky NISTmAb (2 mg/ml) byly digesovány v SMART Digest kitu při 70 °C s mícháním 1 400 rpm po dobu 15, 30, 45, 60 a 75 minut. Po digesci následovala centrifugace, redukce disulfidů DTT (5 mM, 30 min, 37 °C) a ředění 0,1% kyselinou mravenčí. Na kolonu bylo aplikováno 3 µg peptidů v objemu 10 µl.
Chromatografie probíhala gradientem 2–40 % organické fáze B za 45 minut, průtok 0,3 ml/min, teplota kolony 25 °C a autosampler 5 °C. MS analýza byla provedena v režimu pozitivní ionizace, rozsah m/z 200–2 000, Full MS při rozlišení 70 000, MS2 (HCD 28) při 17 500. Data získaná v Xcaliburu byla zpracována v BioPharma Finderu 3.0.
Hlavní výsledky a diskuse
Postupy SMART Digest umožnily dosáhnout 100% pokrytí sekvence těžkého i lehkého řetězce již po 15 minutách digesce. Nejvyšší počet detekovaných peptidů (~1 360 komponent) byl zaznamenán při 30–45 minutách. Retenční časy byly vysoce stabilní (RSD ≤ 0,2 %).
Úroveň preparativně indukovaných posttranslačních modifikací byla nízká: deamidace zůstávala mezi 0,17 a 2,5 % pro většinu míst, pouze u N318 se zvýšila až na 10,6 % při 75minutové digesci. Oxidace methioninu a tryptofanu byla <3 %, glykace lysinu <1,6 %. Glykosylace na pozici N300 dominovaly formy A2G0F, A2G1F, A2G2F a M5, přičemž A2G1F představovala 33–40 %. Pyroglutamace na N-terminu byla >99 %.
Přínosy a praktické využití metody
- Výrazně zkrácený čas digesce na 30 minut oproti tradičním postupům trvajícím přes noc
- Vysoká reprodukovatelnost a konzistence intra- i interlaboratorních dat
- Minimalizace vzniku digesí indukovaných modifikací
- Vhodné pro vývoj, QA/QC a porovnávané studie monoklonálních protilátek
- Možnost integrace do automatizovaných vysoce průchodných platforem
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření aplikace na další proteinová terapeutika
- Plná automatizace příprav a analýz peptidových map
- Optimalizace podmínek pro snížení vzniku teplotou či pH podmíněných modifikací
- Implementace metody pro kontinuální monitoring výrobních procesů a regulační dokumentaci
Závěr
Studie potvrdila, že kombinace SMART Digest kitu s Vanquish Flex UHPLC a Orbitrap hmotnostní spektrometrií umožňuje rychlé, spolehlivé a vysoce reprodukovatelné peptidové mapování monoklonálních protilátek s plným pokrytím sekvence a minimálním vznikem artefaktů. Metoda je ideální pro vývoj a rutinní kontrolu kvality bioterapeutik.
Reference
- Reichert JM. Antibodies to watch in 2017. MAbs. 2017;9(2):167–181.
- Gucinski AC, Boyne MT. Evaluation of intact mass spectrometry for the quantitative analysis of protein therapeutics. Anal Chem. 2012;84(18):8045–8051.
- Jefferis R. Posttranslational Modifications and the immunogenicity of Biotherapeutics. J Immunol Res. 2016;2016:1–15.
- Beck A, Wagner-Rousset E, Ayoub D et al. Characterization of Therapeutic Antibodies and related products. Anal Chem. 2013;85:715–736.
- European Medicines Agency. ICH Topic Q6B Specifications: Test Procedures and Acceptance Criteria for Biotechnological/Biological Products. EMA; 1999.
- Zhong X, Wright JF. Biological insights into therapeutic protein modifications throughout trafficking and their biopharmaceutical applications. Int J Cell Biol. 2013;2013:1–19.
- Thermo Scientific. SMART Digest Kit User Manual, Version 2, 2016.
- Tarlov MJ, Choquette SJ. Reference Material 8671. NIST Report of Investigation; 2016.
- Samonig M, Schwahn A, Cook K et al. SMART Digest compared to classic in-solution digestion of rituximab for in-depth peptide mapping characterization. Thermo Scientific Application Note No. 1159; 2016.
- Chelius D, Jing K, Lueras A et al. Formation of pyroglutamic acid from N-terminal glutamic acid in immunoglobulin gamma antibodies. Anal Chem. 2006;78(7):2370–2376.
- Raju TS, Jordan RE. Galactosylation variations in marketed therapeutic antibodies. mAbs. 2012;4:385–391.
- Pacis E, Yu M, Autsen J, Bayer R, Li F. Effects of cell culture conditions on antibody N-linked glycosylation. Biotechnol Bioeng. 2011;108:2348–2358.
- Vlasak J, Bussat MC, Wang S et al. Identification and characterization of asparagine deamidation in the light chain CDR1 of a humanized IgG1 antibody. Anal Biochem. 2009;392:145–154.
- Wang W, Vlasak J, Li Y et al. Impact of methionine oxidation in human IgG1 Fc on serum half-life of monoclonal antibodies. Mol Immunol. 2011;48:860–866.
- Dick LW, Mahin D, Qiu D et al. Peptide mapping of therapeutic monoclonal antibodies: Improvements for increased speed and fewer artifacts. J Chromatogr B. 2009;877:230–236.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.