Molecular Characterization of Biotherapeutics

Význam tématu

Charakterizace molekulární struktury bioterapeutik je klíčová pro zajištění jejich kvality, účinnosti a bezpečnosti. Technologie SEC v kombinaci s detekcí světelného rozptylu umožňuje podrobné stanovení molekulové hmotnosti, hydrodynamického poloměru a úrovně agregace.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na srovnání inovátorské a biosimilární verze monoklonální protilátky rituximab. Pomocí Agilent 1260 Infinity Multi-Detector Bio-SEC Solution byl analyzován rozdíl v molekulové hmotnosti, velikosti a tvorbě agregátů po vystavení teplu (1 hodina při 60 °C).

Použitá metodika a instrumentace

Prostor řešení sestával z následujících modulů:

• Agilent 1260 Infinity Bio-inert Quaternary Pump (G5611A)
• Agilent 1260 Infinity Bio-inert Autosampler (G5667A)
• Agilent 1290 Infinity Thermostat (G1330B) pro chlazení vzorků
• Agilent 1290 Infinity Thermostatted Column Compartment (G1316C) s bio-inert výměníkem
• Agilent 1260 Infinity Diode Array Detector (G1315C), 280 nm
• Agilent 1260 Infinity Multi-Detector Suite (G7805A) s detekcí statického a dynamického rozptylu (G7809A)

Jako kolona byla použita Agilent Bio SEC-3 300Å 7.8×300 mm, 3 µm. Mobilní fáze PBS pH 7.4 s průtokem 0.75 mL/min, objem injekce 5 µL, teplota kolony 30 °C a teplota autosampleru 5 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

• Molekulová hmotnost a hydrodynamický poloměr monomeru inovátoru a biosimiláru byly srovnatelné (~156 kDa, Rh ~5.3 nm).
• Po 1 h při 60 °C byla změněna část monomeru na agregáty (cca 9.7 % u inovátoru, 9.9 % u biosimiláru).
• Detekce světelného rozptylu (LS 90°) prokázala vyšší citlivost na agregáty než konvenční UV detekce při 280 nm.
• Vysoká reprodukovatelnost retence, plošného podílu a stanovení molekulové hmotnosti (<1 % RSD).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou a precizní kontrolu kvality bioterapeutik, identifikaci stopových agregátů a monitorování stability vzorků při nepříznivých podmínkách. Lze ji využít v kvalitativním i kvantitativním QA/QC procesu v biopharmaceutickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj analytických metod směřuje k integraci s hmotnostní spektrometrií, miniaturizaci SEC systémů, pokročilé automatizaci a využití multi-úhlové LS pro detailní morfologii agregátů. Možnosti kombinace s kapilárními technikami a microfluidikou mohou zvýšit citlivost a zkrátit dobu analýzy.

Závěr

Agilent 1260 Infinity Multi-Detector Bio-SEC Solution se ukázal jako robustní nástroj pro porovnání molekulární charakteristiky protilátkových léčiv. Inovátor a biosimilární verze rituximabu vykázaly srovnatelnou molekulovou hmotnost, velikost a stupeň agregace. Detekce světelného rozptylu výrazně zlepšila citlivost na agregáty.

Reference

• 1. Schellekens H. Follow-on biologics: challenges of the next generation. Nephrol Dial Transplant. 2005;20:iv31–iv36.
• 2. Mellstedt H, Niederwieser D, Ludwig H. The challenge of biosimilars. Ann Oncol. 2008;19:411–419.
• 3. Niederwieser D, Schmitz S. Biosimilar agents in oncology/haematology: from approval to practice. Eur J Haematol. 2011;86:277–288.
• 4. Kuhlmann M, Covic A. The protein science of biosimilars. Nephrol Dial Transplant. 2006;21:v4–v8.
• 5. Schneider S. Detailed Aggregation Characterization of Monoclonal Antibodies Using the Agilent 1260 Infinity Multi-Detector Bio-SEC Solution with Advanced Light Scattering Detection. Agilent Technologies Application Note 5991-3954EN. 2014.
• 6. Schneider S. Determination of Protein Molecular Weight and Size Using the Agilent 1260 Infinity Multi-Detector Bio-SEC Solution with Advanced Light Scattering Detection. Agilent Technologies Application Note 5991-3955EN. 2014.