Structural Characterization of Glycated Monoclonal Antibodies Using Collision Induced Unfolding on the SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS Mass Spectrometer

Aplikace | 2025 | WatersInstrumentace
Iontová mobilita, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF, LC/HRMS
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


Glykované monoklonální protilátky představují důležitou kategorii bioterapeutik, u kterých mohou post-translační modifikace ovlivnit skládání, stabilitu a účinnost léčiva. Tradiční kalorimetrické metody měření stability vyžadují velké množství vzorku a delší časy analýzy. Metoda kolizně indukovaného unfoldingu (CIU) v plynné fázi na platformě iontové mobility-hmotnostního spektrometru přináší rychlé a citlivé studium vyšší řádové struktury proteinů v prostředí bez rozpouštědla.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo ukázat aplikaci nativní iontové mobility-MS doplněné o CIU pro hodnocení skládání a stability NISTmAb před a po glykovacích reakcích s glukózou. Autoři sledovali, jak se změny v modifikačním stádiu (30 minut, 7 dní, 16 dní) promítají do plynné fáze unfoldingového profilu protilátky.

Použitá metodika a instrumentace


Pro přípravu vzorku byly NISTmAb protilátky inkubovány s 1 M glukózou při 30 °C po stanovené časy, následně převedeny do 200 mM amonného acetátu a ředěny na 0,1 mg/mL. Analýza probíhala na spektrometru SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS Mass Spectrometer vybaveném nanoflow elektrosprejem. Detekce CIU zahrnovala krokové zvyšování napětí (5–200 V) v trap collision bunce a separaci rozvinutých forem ve víceprůchodové IMS.

Hlavní výsledky a diskuse


Nativní MS potvrdila postupné navyšování počtu hexózových přídavků až na více než 11 modifikací po 16 dnech glykování. CIU-otisky pro nábojový stav +25 ukázaly pět stavů skládání se čtyřmi přechody. S rostoucí mírou glykování se čtvrtý přechod stabilizoval – k úplnému unfoldingu dochází až při vyšším kolizním napětí.
Analytická CIUSuite3 umožnila:
  • Porovnání CIU-otisků pomocí RMSD (intra-replikáty ~2,8 % vs. glykované vs. kontrola ~15,4 %).
  • Stanovení CIU50 (inflekční bod každého přechodu) se značným posunem CIU50 pro 4. přechod z 102 V (30 min) na 148 V (16 dní).

Přínosy a praktické využití metody


  • Rychlá detekce jemných změn vyšší řádové struktury protilátek.
  • Možnost vysokoprůtokového screeningu stability bioterapeutik bez nutnosti rozpustných pufrů.
  • Podpora vývoje a triáže formulací či variant konstruktu v early-stage vývoji.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace s automatizovanými platformami a AI-řízenou analýzou CIU-dat pro rychlejší interpretaci.
  • Rozšíření na další post-translační modifikace (oxidace, deamidace) a komplexy protein–ligand.
  • Spojení CIU s dalšími orthogonálními MS technikami (HDX-MS, crosslinking-MS) pro komplexní pohled na vyšší řádovou strukturu.

Závěr


CIU provedený na SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS spektrometru prokázal schopnost citlivě sledovat stabilizační vliv glykování na skládání monoklonálních protilátek. Díky rychlému workflow a softwarové podpoře CIUSuite3 lze tuto metodu využít k efektivnímu hodnocení kvality bioterapeutik během vývoje a stabilizačních studií.

Reference


  1. Beveridge et al., Nat Commun. 2016;7:12163.
  2. Zhao et al., Rapid Commun Mass Spectrom. 2019;33(9):894–6.
  3. Zhong et al., Angew Chem Int Ed. 2014;53(35):9209–12.
  4. Watanabe et al., Anal Chem. 2018;90(12):7325–31.
  5. Tian et al., Anal Chem. 2015;87(22):11509–15.
  6. Tian & Ruotolo, Int J Mass Spectrom. 2018;425:1–9.
  7. Jeon et al., J Am Soc Mass Spectrom. 2024;35(8):1865–74.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

A HIGHLY VERSATILE CYCLIC ION MOBILITY – MASS SPECTROMETER FOR ROUTINE TO IN-DEPTH BIOPHARMACEUTICAL  CHARACTERIZATION
A modified SLIM-IM-QTOF for high resolution collision induced unfolding and native protein analysis
Ion Mobility-Mass Spectrometry Reveals the Structures and Stabilities of Biotherapeutic Antibody Aggregates
Waters Cyclic IMS P20 Mass Spectrometer
Waters Cyclic IMS P20 Mass Spectrometer
2026|Waters|Brožury a specifikace