Efficient Non-Reduced mAb Subunit LC-MS Analysis to Screen for Modifications of Unpaired Cysteines in Innovator and Biosimilars

Aplikace | 2024 | WatersInstrumentace
LC/MS, LC/HRMS, LC/TOF
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


Sledování modifikací nepaired cysteinů ve variabilní oblasti monoklonálních protilátek je klíčové pro zachování jejich stabilní třetí struktury, biologické aktivity a zajištění shody biosimilárních přípravků s referenčním innovátorem.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem spolupráce mezi Similis Bio a Waters Corporation bylo vyvinout rychlou a spolehlivou LC-MS metodu k identifikaci a kvantifikaci modifikací nepaired cysteinů v porovnání innovátoru a biosimilantů. Studie ukazuje workflow založené na neredukované subunit digesci enzymem FabRICATOR a následné pětiminutové LC-MS analýze.

Použitá metodika a instrumentace


Vzorky mAb byly zpracovány neredukovanou digescí FabRICATOR (5 min, 37 °C). Subunit analýza proběhla na BioAccord LC-MS systému kombinovaném s ACQUITY Premier UPLC a TOF detektorem. Pro potvrzení polohy modifikace bylo použito ne-redukované peptide mappingové štěpení RapiZyme Trypsinem a Xevo G3 QTof s DDA módem.

Použitá instrumentace


  • ACQUITY Premier UPLC System s TUV detektorem
  • ACQUITY Premier BEH C4 300 Å kolona (2.1×50 mm, 1.7 µm)
  • BioAccord LC-MS System s ACQUITY RDa™ detektorem
  • FabRICATOR® (Genovis AB) pro subunit digesci
  • Waters_connect Informatics Platform s Intact Mass App
  • Xevo G3 QTof pro ne-redukované peptide mappingové analýzy
  • RapiZyme™ Trypsin pro přímou tryptickou digesci

Hlavní výsledky a diskuse


Po neredukované FabRICATOR digesci se rozlišily dva hlavní subunity: Fc (~25 kDa) a (Fd′+LC)_2 (~100 kDa). Intact Mass App automaticky dekonvolvoval spektra a přiřazoval modifikace (cysteinylace +119 Da, glutathionylace +305 Da, glykace, oxidace). Innovátor vykazoval ~5 % cysteinylace, biosimilanty v širokém rozmezí 16–63 %. Glykace subunity se pohybovala mezi 2–11 %.
Potvrzení lokalizace modifikace proběhlo ne-redukovanou peptide mapping analýzou; disulfidově vázané peptidy (2:T2–2:T7) neselektivně fragmentovány DDA módem potvrdily přítomnost cysteinylace na předpokládaném cysteinu.

Řízené přínosy a praktické využití metody


  • Rychlá pětiminutová subunit digescie bez redukce a pětiminutová LC-MS analýza umožňují vysokou propustnost.
  • Automatizace datového workflow (Intact Mass App) poskytuje výsledky v reálném čase s minimální manuální úpravou.
  • Metoda je vhodná pro rozsáhlé studie vývoje biosimilárních procesů i pro rutinní kontrolu kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se další rozšíření k detekci dalších vzácných modifikací variabilních oblastí protilátek. Integrovaná datová řešení podpoří nasazení v GMP prostředí v rámci kontinuálního monitorování kritických procesních atributů. Kombinace subunit a peptide mappingu může vést k pokročilým multi-atributním metodám (MAM) pro komplexní charakterizaci mAb.

Závěr


Popsaný neredukovaný subunit LC-MS protokol kombinuje rychlou FabRICATOR digesci a BioAccord analýzu s automatizovanou dekonvolucí a reportováním modifikací nepaired cysteinů. Metoda prokázala schopnost citlivě měřit cysteinylaci a glutathionylaci ve vzorcích innovátoru i biosimilantů a splňuje požadavky jak výzkumu, tak kontroly jakosti.

Reference


  • 1. Liu H, May K. Disulfide bond structures of IgG molecules: Structural Variations, Chemical Modifications and Possible Impacts to Stability and Biological Function. mAbs. 2012;4(1):17–23.
  • 2. Biosimilar Basics for Patients. FDA website. Accessed 7 Nov 2023.
  • 3. Banks DD et al. Removal of Cysteinylation from an Unpaired Sulfhydryl in the Variable Region of a Recombinant Monoclonal IgG1 Antibody Improves Homogeneity, Stability, and Biological Activity. J Pharm Sci. 2008;97(2):775–790.
  • 4. Ippoliti S, Yu YQ, Ranbaduge N, Chen W. Establishment of a Robust mAb Subunit Product Quality Attribute Monitoring Method Suitable for Development, Process Monitoring, and QC Release. Waters Application Note 70007129. 2021.
  • 5. Sokolowska I et al. Subunit Mass Analysis for Monitoring Antibody Oxidation. mAbs. 2017;9(3):498–505.
  • 6. Sokolowska I et al. Implementation of a High-Resolution LC-MS Method in Quality Control Laboratories for Release and Stability Testing of a Commercial Antibody Product. Anal Chem. 2020;92:2369–2373.
  • 7. Nägeli A, Ekemohn M, Nyhlén H. Automated Middle-level Analysis of Therapeutic mAbs in Complex Protein Samples. Genovis Application Note AN0056.
  • 8. Gadgil HS et al. Identification of Cysteinylation of a free Cysteine in the Fab Region of a Recombinant Monoclonal IgG1 Antibody Using Lys-C Limited Proteolysis Coupled with LC/MS Analysis. Anal Biochem. 2006;355:165–174.
  • 9. Ippoliti S et al. Versatile and Rapid Digestion Protocols for Biopharmaceutical Characterization Using RapiZyme Trypsin. Waters Application Note 720007840. 2023.
  • 10. DeLaney K et al. Applying Peptide Mapping and Multi-Attribute Method Workflow for Biosimilar mAb Drug Products Comparison on the Xevo G3 QTof Platform. Waters Application Note 720007632. 2022.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

PEGS: HIGH THROUGHPUT CYSTEINYLATION SCREENING AT MAB SUBUNIT LEVEL USING LC-MS MONITORING WORKFLOW
HIGH THROUGHPUT CYSTEINYLATION SCREENING AT MAB SUBUNIT LEVEL USING LC-MS SCREENING WORKFLOW
Similis Bio - Streamlined mAb Subunit LC- MS Workflow for Multiple Attribute Monitoring of Biosimilar mAb Candidates During Bioprocessing and Development
Multi-Attribute Methods for Biopharmaceutical Analysis