LC/MS, LC/MS/MS, LC/HRMS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo 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.