NBC: Modification of Particle and Hardware Surfaces for Efficient Biotherapeutic Method Development

Význam tématu

Analýza monoklonálních protilátek (mAb) často naráží na nepříznivé interakce analyzů s kovovými povrchy chromatografického systému, což snižuje citlivost i reprodukovatelnost výsledků. Modifikace povrchů částic a hardware představuje průlomový přístup k minimalizaci těchto nepříznivých jevů. Implementací této technologie je možné zrychlit vývoj bioterapeutik, zvýšit kvalitu dat a zjednodušit analytické postupy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit účinnost upravených povrchů částic a kovových komponent chromatografického systému při analýze kritických kvalitativních atributů mAb, konkrétně velikostních a nábojových variant. Autoři porovnali chování standardních a modifikovaných SEC a IEX kolon za různých podmínek soli a pH, přičemž hodnotili senzitivitu, reprodukovatelnost a kompatibilitu s UV a MS detekcí.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci velikostních variant (SEC) byla využita platforma ACQUITY UPLC H-Class Bio System s kolonami XBridge Premier Protein SEC 250 Å a BioResolve SEC mAb 200 Å při teplotě 30 °C a průtoku 0,35 mL/min. Mobilní fáze zahrnovaly fosfátový pufrát pH 6,8, NaCl a deionizovanou vodu.
Pro analýzu nábojových variant (IEX) byl použit systém ACQUITY Premier s BioResolve SCX mAb kolonií a pH pufry IonHance CX-MS, při teplotě 40 °C a průtoku 0,1 mL/min. Detekce probíhala UV detektorem při 280 nm a hmotnostním detektorem RDa™.
Instrumentace:

• ACQUITY UPLC H-Class Bio System (QSM)
• ACQUITY Premier System (BSM)
• Kolony XBridge Premier Protein SEC 250 Å a BioResolve SEC mAb 200 Å
• Kolona BioResolve SCX mAb 3 µm, 2,1 × 100 mm
• IonHance CX-MS pH Concentrate A/B
• RDa™ detektor pro SCX-MS

Hlavní výsledky a diskuse

Modifikované hydroxy-terminované PEO povrchy částic zajistily v SEC analýze stabilní tvar píku monomeru a konstantní zotavení agregátů při koncentracích NaCl 50–200 mM, zatímco standardní diol-EBH částice vyžadovaly 200 mM NaCl pro dosažení stejné výkonnosti.
In-line měření pH u IEX pufrů ukázala lineární odezvu v širokém rozsahu, což umožňuje precizní separaci nábojových variant mAb bez doplňování složitých aditiv.
Systém ACQUITY Premier s modifikovanými kovovými komponentami dosahoval retenčních časů s %RSD pod 1 % v opakovaných injekcích, prokazujíc vysokou reprodukovatelnost.
SCX-MS analýza odhalila tři dominantní nábojové varianty infliximabu, přičemž u jedné z variant byl zaznamenán nárůst hmotnosti o ~128 Da odpovídající navázání lysinu a odlišné glykovací vzory mezi originálem a biosimilarem.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší citlivost a rozlišení separací díky eliminaci kovových adsorpčních efektů.
• Zjednodušení mobilních fází a snížení nároků na passivaci systému.
• Kompatibilita s UV a MS detekcí zrychluje vývoj a kontrolu kvality biotherapeutik.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření povrchových modifikací na další typy separací a biomolekul.
• Integrace s vysoce propustnými (HT) a automatizovanými platformami pro screening.
• Další optimalizace pufrů pro širší škálu pH a iontových sil pro komplexní proteomické aplikace.

Závěr

Představená technologie modifikace povrchů částic a kovových komponent výrazně zlepšuje výkon SEC i IEX analýz mAb. Dosahuje vyšší citlivosti, reprodukovatelnosti a kompatibility s UV/MS detekcí, což umožňuje rychlejší a spolehlivější vývoj bioterapeutik.

Reference

1. Kizekai L, Shiner SJ, Lauber MA. Waters ACQUITY and XBridge Premier Protein SEC 250 Å Columns: A New Benchmark in Inert SEC Column Design. Waters Biosimilar Application Note. 2022. 720007493.
2. Birdsall RE, Koshel B, Yu YQ. Accelerating Charge Variant Analysis of Biotherapeutics with the BioAccord™ System. Waters Application Note. 2022. 720007706.