IMPROVING PEPTIDE CATABOLISM INTERPRETATION USING ION MOBILITY DATA AND SERVER-BASED DATA REVIEW WITH HELM INTEGRATION

Význam tématu

Peptidová léčiva s komplexními a neživotnými aminokyselinovými modifikacemi se stále častěji prosazují v preklinickém vývoji, avšak jejich katabolické dráhy se liší od tradičních malých molekul. Integrace iontové mobility (CCS) a specializovaných softwarových nástrojů umožňuje přesnou identifikaci a kvantifikaci metabolických fragmentů, což zrychluje vývoj a zvyšuje kvalitu dat v oblasti farmakokinetiky.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na osm analogů somatostatinu s náhradami Phe[7] a Trp[8] neobvyklými aminokyselinami (Msa, D-amino kyseliny) a permutacemi dalších pozic. Cílem bylo porovnat jejich stabilitu v lidské séru, sledovat vznik hlavních metabolitů (-Ala, -AlaGly, ring opening) a zobrazit data v HELM notaci prostřednictvím serverové platformy WebMetabase.

Použitá metodika a instrumentace

Data byly získána na přístroji ACQUITY UPLC spojeném s IMS QTof (Vion IMS QTof MS) v režimu HDMSE. Iontová mobilita poskytla kolizní průřez (CCS) pro rozlišení isobarických analogů. Zpracování proběhlo v MassMeta-Site s UNIFI API a následným nahráním do WebMetabase 4.0 (cloudová aplikace).

Hlavní výsledky a diskuse

Metabolická katabole probíhala především na koncových aminokyselinách mimo disulfidové kruhy. Peptid 31 sloužil jako ukázkový příklad s hlavními metabolity -Ala a -AlaGly. Ukázalo se, že CCS rozdíly (>3 %) mezi -Ala variantami odráží změny hrubé molekulové konformace. Concerted substituce vedly k významnému zvýšení stability, především u peptidu 95.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá identifikace klíčových metabolitů a jejich kvantifikace.
• Serverové zpracování dat odlehčuje lokálním instalacím a usnadňuje spolupráci výzkumníků.
• HELM notace poskytuje přehlednou vizualizaci struktury peptidů i metabolitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na širší spektrum peptidů a bílkovin s nefyzikálními modifikacemi.
• Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro predikci metabolických drah.
• Standardizace CCS knihoven pro zrychlení identifikace isobarických a izomerických látek.

Závěr

Propojení iontově mobilitní spektrometrie, automatizovaného zpracování dat a HELM notace v cloudovém prostředí WebMetabase významně zefektivnilo analýzu katabolismu modifikovaných peptidů. Metoda umožňuje rychlé a reprodukovatelné hodnocení stability a struktury metabolitů, což urychlí vývoj nových peptidových léčiv.

Reference

1 J. Kirk et al. Using Mass-MetaSite and WebMetabase to Process HDMSE data acquired on the Vion IMS QTof Mass Spectrometer. Waters Technical Brief 720006362EN, Waters Corporation, 2019.
2 J. Kirk et al. Characterising the Catabolism of Peptides using Ion Mobility Enabled High Resolution Mass Spectrometry with MassMetaSite Integration for Data Processing. IMSC Poster PSTR134993803, 2018.
3 P. Martín-Gago et al. Insights into Structure-Activity Relationships of Somatostatin Analogs Containing MesitylAlanine. Molecules 18(12):14564-14584, 2013.
4 T. Radchenko et al. Software-Aided Approach to Investigate Peptide Structure and Metabolic Susceptibility of Amide Bonds in Peptide Drugs Based on High Resolution Mass Spectrometry. PLOS ONE 12(11):e0186461, 2017.