Automating Sample Preparation Workflows for Hybrid LC-MS/MS Bioanalysis of Protein Therapeutics: Quantification of Etanercept Using Affinity Purification and Digestion

Aplikace | 2019 | WatersInstrumentace
Příprava vzorků, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Waters

Význam tématu


Automatizace přípravy vzorků pro hybridní LC-MS/MS analýzu proteinových terapeutik představuje klíčový krok k dosažení vysoké citlivosti, reprodukovatelnosti a zvýšení propustnosti laboratoře. Kvantifikace velkomolekulárních bioterapeutik, jako je etanercept, vyžaduje komplexní vícekrokové postupy zahrnující imunopurifikaci a enzymatickou digestici. Ruční provádění těchto postupů je časově náročné a náchylné k chybám, proto automatizace výrazně zefektivňuje bioanalytické workflow.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo vyvinout, optimalizovat a validovat plně automatizovaný protokol pro afinitní purifikaci a následnou enzymatickou digestici etanerceptu z laboratorní plazmy, umožňující citlivou a přesnou LC-MS/MS kvantifikaci v rozsahu od 1 ng/mL do 10 000 ng/mL. Postup byl nejprve ověřen na modelové vazbě pomocí Protein A pro infliximab a následně rozšířen na specifickou vazbu pomocí biotinylované protilátky a streptavidinových magnetických kuliček.

Použitá metodika a instrumentace


Pro automatizaci byly využity:
  • Liquid handler Hamilton STAR s 8kanálovou pipetou, magnetem Alpaqua Magnum EX, grippy CORE a vortexovacím modulem
  • ProteinWorks Auto-eXpress Low 5 Digest Kit pro denaturaci, redukci, alkylaci, digestici a ukončení reakce
  • UPLC systém Waters ACQUITY UPLC I-Class Plus se sloupcem Peptide BEH C18 (300 Å, 2,1×150 mm, 1,7 µm)
  • Mass spektrometr Xevo TQ-XS v režimu MRM s ESI+
Klíčové kroky zahrnovaly afinitní vazbu, promývání, eluční a neutralizační fázi a následnou tryptickou digestici přímo na automatu.

Hlavní výsledky a diskuse


Automatizovaný protokol vykázal srovnatelnou účinnost s manuální přípravou s odchylkami v rámci ±15 % plochy signálu a RSD ≤10 %. Kalibrační křivky pro vybrané surrogate peptidy dosáhly lineární regrese r2 > 0,99 a LLOQ 1 ng/mL. QC vzorky vykázaly přesnost 96–107 % a RSD ≤10 %. Výsledky prokazují stabilitu a opakovatelnost automatizovaného workflow.

Přínosy a praktické využití metody


Automatizace šetří až dva dny vědecké práce tím, že umožňuje walk-away přípravu vzorků, snižuje variabilitu vlivem obsluhy a zvyšuje kapacitu zpracovat více vzorků denně. Metoda nachází uplatnění v biofarmaceutickém výzkumu, vývoji, QA/QC i preklinické i klinické bioanalýze.

Budoucí trendy a možnosti využití


Dalšími směry jsou rozšíření metodiky na multiplexní kvantifikaci několika proteinových léků současně, integrace enzymatické deglykosylace, zpracování komplexních biologických matic a využití pokročilých scénářů strojového učení pro optimalizaci skriptů a workflow.

Závěr


Vyvinutá a validovaná plně automatizovaná imunopurifikačně-digestní metoda poskytuje rychlou, citlivou a reprodukovatelnou kvantifikaci etanerceptu z plazmy, splňující přísné bioanalytické požadavky. Implementace podobných přístupů výrazně zefektivní biofarmaceutické laboratoře a podpoří další rozvoj velkomolekulární analytiky.

Reference


  • Delobel A., Quality Assurance, Advances in LC/MS methodologies for the characterization of complex glycoproteins – case study: etanercept, 2017.
  • Grand View Research, Biologics market size worth $399.5 billion by 2025, 2017.
  • Igea Hub Pharmaceutical Club, The complete list and analysis of the best selling drugs in 2017, 2018.
  • MacCoss Labs, University of Washington, Skyline: targeted mass spec environment, 2017.
  • Promega, Schematic of Antibody Purification using Magne Protein A Beads, prod. no. G8782.
  • Promega, High Capacity Magne Streptavidin Beads and Goat Anti-Human Biotinylated IgG, prod. no. V7820.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

AUTOMATED SAMPLE PREPARATION FOR HYBRID LC-MS/MS PROTEIN QUANTIFICATION
Development of a Hybrid Immunoaffinity-LC-MS/MS Method for the Quantification of Active Biotherapeutics Targeting TNF-α in Serum
How to Maximize Bioanalytical Performance of Fc-Fusion Proteins:  Practical Sample Preparation and LC-MS/MS Workflows for  Dulaglutide Quantification from Plasma
Versatile LC-MS/MS Solutions for the Evolving Bioanalysis Landscape