Applying UHPLC HRAM MS-MS/MS method to assess host cell protein clearance during the purification process development of therapeutic mAbs

Postery | 2024 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/HRMS, LC/Orbitrap
Zaměření
Farmaceutická analýza, Proteomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Host cell proteiny (HCP) představují klíčové procesní nečistoty v produkci terapeutických monoklonálních protilátek. Jejich účinné odstraňování a kvantifikace je nezbytná pro zajištění kvality, bezpečnosti a efficacy finálního produktu. Tradiční ELISA metody poskytují celkovou hladinu HCP, ale nenabízejí detailní informaci o jednotlivých proteinech. UHPLC HRAM MS‐MS/MS přináší vysokou citlivost a specifickou identifikaci jednotlivých HCP napříč procesem čištění.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo vyvinout univerzální platformní UHPLC HRAM MS‐MS/MS metodu pro monitorování clearance HCP během jednotlivých stupňů downstream purifikace trastuzumabu. Metoda byla optimalizována a otestována na referenčním NISTmAb materiálu a následně aplikována na dvě in‐house vzorky odebírané z Protein A a Polish pool kroků.

Použitá metodika a instrumentace


Vzorky byly štěpeny trypsinem za nedenzatačních podmínek dle protokolu Huang et al. Každý vzorek (~1 mg mAb) prošel buffer exchange do 50 mM Tris‐HCl, následně 2h inkubací s trypsinem (enzym/protein ratio 1:800) při 37 °C, redukcí pomocí TCEP a acidifikací formiátovou kyselinou. Rozštěpené peptidy byly separovány na 25 cm C18 kolóně s 90min lineárním gradientem při průtoku 300 µL/min a teplotě 60 °C.

Použitá instrumentace:
  • Vanquish Flex UHPLC system s Acclaim VANQUISH C18 kolónou (2.1 × 250 mm, 2.2 µm)
  • Orbitrap Ascend BioPharma Tribrid mass spectrometr (ESI, rozlišení Full MS 120 000 @200 m/z, MS/MS 30 000 @200 m/z)
  • Proteome Discoverer 3.1 (Sequest HT a CHIMERYS vyhledávací algoritmy, Percolator 1% FDR)

Hlavní výsledky a diskuse


Na NISTmAb referenčním materiálu bylo identifikováno 235 HCP v rozsahu koncentrací od 0.007 ppm. V Protein A poolu trastuzumabu bylo zjištěno 385 HCP, v polish poolu 91 HCP. Metoda vykázala výbornou opakovatelnost: 80 % HCP mělo CV ≤15 % (n=3). POROS Caprylate mixed‐mode pryskyřice dosáhla odstranění více než 80 % HCP včetně vysoce rizikových a obtížně odstraňovaných proteinů. Výrazného snížení abundancí bylo dosaženo i pro nízkokoncentrované cíle.

Přínosy a praktické využití metody


Metoda nabízí:
  • Vysokou selektivitu a citlivost pro sub-ppm detekci HCP
  • Komplexní profilaci jednotlivých HCP napříč procesními kroky
  • Možnost kvantitativního sledování clearance při vývoji a optimalizaci purifikace
  • Uplatnění v QA/QC pro validaci čisticích procesů a kontrolu consistency výroby

Budoucí trendy a možnosti využití


Mezi perspektivní směry patří:
  • Automatizace datových analýz a využití strojového učení pro predikci HCP rizikovosti
  • Rozšíření na další biologické produkty včetně bispecifických mAb a rekombinantních proteinů
  • Implementace online UHPLC-MS workflow pro kontinuální monitorování výroby
  • Vývoj multiplexních kvantitativních metod využívajících izotopově značené standardy

Závěr


Vyvinutá UHPLC HRAM MS‐MS/MS platforma pro analýzu HCP prokázala vysokou citlivost, rozsah pokrytí a opakovatelnost při testování na NISTmAb i in‐house trastuzumabu. Metoda umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci jednotlivých HCP v různých stupních purifikace a podporuje efektivní vývoj a validaci downstream procesů.

Reference


  • Beaumal C. et al., Proteomics 2023 May 6. DOI 10.1002/pmic.202300172
  • Huang X. et al., Analytical Chemistry 2017;89(10):5436–5444. DOI 10.1021/acs.analchem.7b00304
  • Thermo Fisher Scientific, POROS Caprylate Mixed-Mode Cation Exchange Resin, A51049
  • Biophorum, Host cell protein searchable database
  • Singh S. et al., Biotechnology Progress 2019;1–12

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

LC-MS-based host cell protein (HCP) identification and monitoring during biopharmaceutical downstream process development
High-sensitivity Host Cell Protein (HCP) analysis on a new Orbitrap Excedion Pro BioPharma hybrid mass spectrometer with optimized sample preparation
Rapid monitoring of mAb aggregates during the purification process development of therapeutic mAbs using a modified Orbitrap hybrid MS
Residual host cell protein analysis of NISTmAb: From simplified sample preparation to reliable results