Increasing Specificity and Sensitivity in Routine Peptide Analyses Using Mass Detection with the ACQUITY QDa Detector
Aplikace | 2015 | WatersInstrumentace
Precizní analýza peptidových fragment v procesu vývoje a kontroly bioterapeutik je klíčová pro zajištění identity, čistoty a stability terapeutických protilátek. Konvenční optická detekce v HPLC/UPLC poskytuje rychlou odezvu, avšak může selhávat při rozlišení souběžně eluujících peptidů a modifikovaných forem, jako je deamidace. Zařazení hmotnostní detekce jako ortogonální techniky umožňuje vyšší specifičnost, citlivost a důvěru při kvantifikaci kritických kvalitativních atributů (CQA) bioterapeutik.
Tato studie demonstruje integraci detektoru ACQUITY QDa do stávajících UPLC metod pro rutinní analýzu peptidů z monoklonálních protilátek. Hlavním cílem bylo ověřit, že přídavná hmotnostní detekce zvyšuje specifičnost a citlivost bez významné změny chromatografického protokolu a současně zjednodušuje posouzení homogenity píků obsahujících klíčové CDR sekvence.
Pro přípravu vzorku byl redukovaný a alkylovaný trastuzumab tráven trypsinem při koncentraci 0,5 mg/ml podle protokolu výrobce. Chromatografické separace probíhaly na ACQUITY UPLC H-Class systému s kolonkou Peptide CSH C18 (130 Å, 1,7 µm, 2,1×100 mm). Teplota kolony 65 °C, vzorku 10 °C, objem injekce 8 µl. Mobilní fáze A voda/0,1 % kyseliny mravenčí, B acetonitril/0,1 % kyseliny mravenčí, gradient od 1 do 80 % fáze B během 130 minut při průtoku 0,2 ml/min. Optická detekce pomocí TUV detektoru na vlnové délce 215 nm, hmotnostní detekce v pozitivním režimu na QDa při rozsahu 350–1250 Da, koncovém napětí 1,5 kV a teplotě sondy 500 °C. Data zpracována v Empower 3 CDS.
Optická chromatografie odhalila souběžné eluování kritického CDR peptidu L3 a jeho deamidované formy L3D společně s dalšími peptidy na pozadí šumu. Využitím QDa detektoru bylo možné vygenerovat extrahovaný iontový chromatogram (XIC), který potvrdil přítomnost více koeluujících druhů. Programované Single-Ion-Recording (SIR) události na +2 a +3 nabití umožnily selektivní snímání iontů L3 a L3D během definovaných intervalů. Výsledné chromatogramy vykázaly vysoký poměr signál/šum a odstranily rušivé souběžné signály. Pomocí inter-channel výpočtů v Empower CDS byla stanovena relativní míra deamidace CDR peptidu na 8,28 %.
Se zmenšujícími se rozměry hmotnostních detektorů a zvyšující se výpočetní kapacitou lze očekávat širší nasazení pevnokrokových MS-detekčních systémů ve vývoji i rutině QC laboratoří. Dalšími směry jsou automatizace výběru SIR metod, integrace s pokročilou analýzou dělených dat a využití strojového učení pro detekci vzorů modifikací. Metoda je přenosná na jiné proteinové modifikace a lze ji rozšířit na multiplexní monitoring více CQA v reálném čase.
Integrace hmotnostní detekce pomocí ACQUITY QDa do rutinních peptidových analýz poskytuje významný krok ke zvýšení specifičnosti a citlivosti sledování kritických kvalitativních atributů bioterapeutik. Metoda vyžaduje minimální úpravy existujících protokolů, nabízí rychlé zpracování dat a vyšší jistotu při kvantifikaci modifikovaných forem peptidů.
HPLC, LC/MS, LC/SQ
ZaměřeníProteomika
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Precizní analýza peptidových fragment v procesu vývoje a kontroly bioterapeutik je klíčová pro zajištění identity, čistoty a stability terapeutických protilátek. Konvenční optická detekce v HPLC/UPLC poskytuje rychlou odezvu, avšak může selhávat při rozlišení souběžně eluujících peptidů a modifikovaných forem, jako je deamidace. Zařazení hmotnostní detekce jako ortogonální techniky umožňuje vyšší specifičnost, citlivost a důvěru při kvantifikaci kritických kvalitativních atributů (CQA) bioterapeutik.
Cíle a přehled studie
Tato studie demonstruje integraci detektoru ACQUITY QDa do stávajících UPLC metod pro rutinní analýzu peptidů z monoklonálních protilátek. Hlavním cílem bylo ověřit, že přídavná hmotnostní detekce zvyšuje specifičnost a citlivost bez významné změny chromatografického protokolu a současně zjednodušuje posouzení homogenity píků obsahujících klíčové CDR sekvence.
Použitá metodika
Pro přípravu vzorku byl redukovaný a alkylovaný trastuzumab tráven trypsinem při koncentraci 0,5 mg/ml podle protokolu výrobce. Chromatografické separace probíhaly na ACQUITY UPLC H-Class systému s kolonkou Peptide CSH C18 (130 Å, 1,7 µm, 2,1×100 mm). Teplota kolony 65 °C, vzorku 10 °C, objem injekce 8 µl. Mobilní fáze A voda/0,1 % kyseliny mravenčí, B acetonitril/0,1 % kyseliny mravenčí, gradient od 1 do 80 % fáze B během 130 minut při průtoku 0,2 ml/min. Optická detekce pomocí TUV detektoru na vlnové délce 215 nm, hmotnostní detekce v pozitivním režimu na QDa při rozsahu 350–1250 Da, koncovém napětí 1,5 kV a teplotě sondy 500 °C. Data zpracována v Empower 3 CDS.
Použitá instrumentace
- ACQUITY UPLC H-Class systém
- Peptide CSH C18 kolona (130 Å, 1,7 µm, 2,1×100 mm)
- ACQUITY UPLC Tunable UV detektor (215 nm)
- ACQUITY QDa detektor (hmotnostní rozsah 350–1250 Da, SIR režim)
- Empower 3 Chromatography Data Software
Hlavní výsledky a diskuse
Optická chromatografie odhalila souběžné eluování kritického CDR peptidu L3 a jeho deamidované formy L3D společně s dalšími peptidy na pozadí šumu. Využitím QDa detektoru bylo možné vygenerovat extrahovaný iontový chromatogram (XIC), který potvrdil přítomnost více koeluujících druhů. Programované Single-Ion-Recording (SIR) události na +2 a +3 nabití umožnily selektivní snímání iontů L3 a L3D během definovaných intervalů. Výsledné chromatogramy vykázaly vysoký poměr signál/šum a odstranily rušivé souběžné signály. Pomocí inter-channel výpočtů v Empower CDS byla stanovena relativní míra deamidace CDR peptidu na 8,28 %.
Přínosy a praktické využití metody
- Jednoduché doplnění stávajících UPLC metod bez nutnosti zásadní úpravy chromatografie
- Zvýšená specifičnost a citlivost díky ortogonální detekci hmotností
- Rychlejší a spolehlivější potvrzení homogenity píků při sledování CQA
- GMP kompatibilita a centralizované řízení dat v Empower 3 CDS
- Úspora času a nákladů oproti rozsáhlé optimalizaci chromatografických podmínek
Budoucí trendy a možnosti využití
Se zmenšujícími se rozměry hmotnostních detektorů a zvyšující se výpočetní kapacitou lze očekávat širší nasazení pevnokrokových MS-detekčních systémů ve vývoji i rutině QC laboratoří. Dalšími směry jsou automatizace výběru SIR metod, integrace s pokročilou analýzou dělených dat a využití strojového učení pro detekci vzorů modifikací. Metoda je přenosná na jiné proteinové modifikace a lze ji rozšířit na multiplexní monitoring více CQA v reálném čase.
Závěr
Integrace hmotnostní detekce pomocí ACQUITY QDa do rutinních peptidových analýz poskytuje významný krok ke zvýšení specifičnosti a citlivosti sledování kritických kvalitativních atributů bioterapeutik. Metoda vyžaduje minimální úpravy existujících protokolů, nabízí rychlé zpracování dat a vyšší jistotu při kvantifikaci modifikovaných forem peptidů.
Reference
- Rathore A Winkle H Quality by design for biopharmaceuticals Nat Biotechnol 2009 Jan 27(1) 26–34
- Goetze A Schenauer M Flynn G Assessing monoclonal antibody product quality attribute criticality through clinical studies mAbs 2010 Sep-Oct 2(5) 500–7
- Birdsall R Cosgrave E McCarthy S Adding Mass Detection to Routine Peptide-Level Biotherapeutic Analyses with the ACQUITY QDa Detector Waters Application Note 2015 p n 720005266EN
- Vlasak J et al Identification and characterization of asparagine deamidation in the light chain CDR1 of a humanized IgG1 antibody Anal Biochem 2009 Sep 15 392(2) 14–54
- Harris R Kabakoff B Macchi F Shen F Kwong M Andya J Shire S Bjork N Totpal K Chen A Identification of multiple sources of charge heterogeneity in a recombinant antibody J Chromatogr B Biomed Sci Appl 2001 Mar 10 752(2) 233–45
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Monitoring Multiple Attributes in a Single Assay Using the ACQUITY QDa Detector for Product Confirmation and Process Monitoring of Product Quality Attributes
2017|Waters|Aplikace
[ APPLICATION NOTE ] Monitoring Multiple Attributes in a Single Assay Using the ACQUITY QDa Detector for Product Confirmation and Process Monitoring of Product Quality Attributes Brooke M. Koshel, Robert E. Birdsall, and Ying Qing Yu Waters Corporation, Milford, MA,…
Klíčová slova
cdr, cdrattributes, attributesqda, qdaacquity, acquitymonitoring, monitoringmultiple, multipledeamidated, deamidateddetector, detectorsingle, singlepeptides, peptidesassay, assayproduct, productusing, usinguplc, uplcmodifications
ADDING COST EFFECTIVE MASS DETECTION AS AN ORTHOGONAL TECHNIQUE FOR IMPROVED PRODUCTIVITY AND CONFIDENCE IN THE ANALYSIS OF PROTEIN BIOTHERAPEUTICS
2015|Waters|Postery
ADDING COST EFFECTIVE MASS DETECTION AS AN ORTHOGONAL TECHNIQUE FOR IMPROVED PRODUCTIVITY AND CONFIDENCE IN THE ANALYSIS OF PROTEIN BIOTHERAPEUTICS Robert E. Birdsall1, Sean M. McCarthy1, Jason Rouse2, Heather DeGruttola2 and Weibin Chen1. 1. Waters Corporation, Milford, MA. 2. Pfizer,…
Klíčová slova
qda, qdatuv, tuvsir, sirintensity, intensityxic, xicacquity, acquityweight, weightretention, retentionbiotherapeutic, biotherapeuticpeptides, peptidesglycopeptide, glycopeptidemolecular, molecularassays, assayspeptide, peptidereleased
ADDING COST EFFECTIVE MASS DETECTION AS AN ORTHOGONALTECHNIQUE FOR IMPROVED PRODUCTIVITY AND CONFIDENCEIN THE ANALYSIS OF PROTEIN BIOTHERAPEUTICS
2015|Waters|Postery
P-111-T ADDING COST EFFECTIVE MASS DETECTION AS AN ORTHOGONAL TECHNIQUE FOR IMPROVED PRODUCTIVITY AND CONFIDENCE IN THE ANALYSIS OF PROTEIN BIOTHERAPEUTICS Robert E. Birdsall, Eoin Cosgrave, Sean M. McCarthy, Joe Fredette, Scott Berger and Weibin Chen Waters Corporation, Milford, MA…
Klíčová slova
qda, qdatuv, tuvsir, sirintensity, intensityxic, xicretention, retentionglycopeptide, glycopeptidereleased, releasedacquity, acquitybiotherapeutic, biotherapeuticpeptides, peptidesglycan, glycancdr, cdrtime, timemin
Waters ACQUITY QDa Detector - QC APPLICATIONS COMPENDIUM - EDITION 2
2018|Waters|Příručky
[ APPLICATION NOTEBOOK ] ACQUITY QDa Detector QC APPLICATIONS COMPENDIUM EDITION 2 Dear Colleague The 2013 introduction of the ACQUITY™ QDa™ Detector was a breakthrough in Chromatography and Mass Spectrometry integration. It was the fulfilment of a vision 20 years…
Klíčová slova
acquity, acquityqda, qdauplc, uplcdetector, detectormass, massarc, arcdetection, detectionbound, boundcetrimonium, cetrimoniumusing, usingminutes, minuteswaters, watersintensity, intensityclass, classanalysis