Increasing sensitivity of high throughput host cell protein analysis on a novel high- resolution accurate mass platform

Postery | 2023 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/HRMS, LC/Orbitrap
Zaměření
Proteomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu

Analýza stopových úrovní hostitelských proteinů (HCP) v bioterapeutikách je zásadní pro zajištění bezpečnosti, účinnosti a stability léčiv. Standardní metody, jako ELISA, poskytují souhrnnou hodnotu HCP, ale nedokážou kvantifikovat jednotlivé proteiny v širokém dynamickém rozsahu. Moderní přístupy na bázi LC-MS umožňují cílenou identifikaci a kvantifikaci HCP na sub-ppm úrovních.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo otestovat výkonnost nové platformy Orbitrap™ Astral™ pro rychlé a citlivé zjišťování low-ppm až sub-ppm HCP nečistot v modelovém přípravku NISTmAb. Studie porovnává počet identifikovaných HCP, dobu analýzy a kvalitu spekter s literárními daty Beaumal et al.

Použitá metodika a instrumentace

  • Proteolýza: SMART Digest™ kit s immobilizovaným trypsinem, non-denaturační podmínky (37 °C, 3 h) vs. denaturační digest (70 °C, 30 min).
  • Ukrocení dynamického rozsahu: odstranění nestráveného mAb srážením při 95 °C a centrifugací.
  • Chromatografie: Vanquish™ Neo UHPLC v Trap & Elute režimu, EASY-Spray™ PepMap™ Neo kolonka 150 µm × 15 cm, gradient 20,2 min, průtok 0,8 µl/min.
  • Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific™ Orbitrap™ Astral™ v režimu data independent acquisition (DIA), izolační okna 3 Th, rychlost skenování až 200 Hz, HRAM MS2.
  • Software: Proteome Discoverer™ 3.1 s Chimerys™ algoritmem, databáze UniProt Mus musculus, filtrace <1 % FDR a ≥2 unikátní peptidy na protein.

Hlavní výsledky a diskuse

  • Identifikováno více než 130 HCP v NISTmAb, srovnatelně k 115–133 HCP publikovaným literaturou.
  • Doba analýzy zkrácena na 20,2 min gradient (60 vzorků/den), tedy přibližně 5× rychleji než běžné metody.
  • Detekční limit sub-ppm až nízké ppb úrovně, potvrzené korelací s naměřenými koncentracemi Beaumal et al.
  • Vysoká kvalita MS2 spekter i pro nízkou abundanci HCP, robustní identifikace napříč koncentracemi od 0,007 ng/mg mAb po stovky ppm.
  • Non-denaturační digest zlepšuje detekci HCP díky selektivní odolnosti mAb struktury vůči trypsinu a snížení dynamického rozsahu peptidů.

Přínosy a praktické využití metody

  • Rychlá a citlivá kontrola čistoty bioterapeutik v QA/QC a výzkumných laboratořích.
  • Možnost kvantifikace jednotlivých HCP při zachování vysoké propustnosti.
  • Vhodné pro kontinuální monitoring HCP během vývoje a výroby monoklonálních protilátek.

Budoucí trendy a možnosti využití

  • Rozšíření DIA metodiky o širší izolační okna a vyšší rozlišení pro komplexnější proteiny.
  • Integrace automatizace a robotizace vzorkové předpřípravy pro větší propustnost.
  • Využití pokročilých datových analýz, včetně strojového učení pro predikci a eliminaci HCP rizik.
  • Adaptace platformy na jiné třídy bioterapeutik (rekombinantní proteiny, fusion proteiny, viral-vectored produkty).

Závěr

Implementace Orbitrap Astral spektrometru a non-denaturačního workflow umožnila rychlou identifikaci více než 130 HCP v NISTmAb na sub-ppm úrovních s významným zkrácením analýzy. Metoda nabízí silné zázemí pro vývoj a kontrolu kvality bioterapeutik.

Reference

  • Huang L. et al., Anal. Chem. 2017, 89(10), 5436–5444.
  • Claydon A. et al., Thermo Scientific App. Note no. 73412, 2020.
  • Beaumal C. et al., Proteomics. 2023 May 6, doi:10.1002/pmic.202300172.
  • Johnson B. et al., Anal. Chem. 2020, 92(15), 10478–10484.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Residual host cell protein analysis of NISTmAb: From simplified sample preparation to reliable results
High-sensitivity Host Cell Protein (HCP) analysis on a new Orbitrap Excedion Pro BioPharma hybrid mass spectrometer with optimized sample preparation
Confident LC-MS Identification of Low ppm Host Cell Proteins (HCPs) in Biotherapeutic Monoclonal Antibodies
Applying UHPLC HRAM MS-MS/MS method to assess host cell protein clearance during the purification process development of therapeutic mAbs