Charge variant analysis of mAb biotherapeutics by Nexera XS with a Shim-pack Bio IEX Column

Význam tématu

Monoklonální protilátky (mAbs) jsou významnou skupinou bioterapeutik s vysokou terapeutickou i komerční hodnotou. Díky komplikovaným posttranslačním modifikacím vzniká u těchto molekul heterogenita náboje, která může ovlivnit jejich bezpečnost, účinnost a stabilitu. Analýza nábojových variant je proto klíčovým krokem v QC a vývoji biofarmaceutik a vyžaduje vysoce reprodukovatelnou a přesnou metodu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit robustnost a univerzálnost UHPLC metody na systému Shimadzu Nexera XS se sloupci Shim-pack Bio IEX SP-NP při separaci nábojových variant čtyř komerčně významných mAbs (trastuzumab, omalizumab, rituximab, cetuximab). Studie se zaměřila na optimalizaci salt-gradientního programu a na hodnocení reprodukovatelnosti retencí i kvantitativní přesnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky mAbs (5 mg/mL v Tris pufru) byly přímo injektovány do UHPLC systému. Jako stacionární fáze posloužil Shim-pack Bio IEX SP-NP (100×4,6 mm, 3 µm) na systému Shimadzu Nexera XS s UV detekcí při 280 nm. Mobilní fáze A byla 20 mmol/L fosfátový pufr (pH 6), mobilní fáze B 20 mmol/L fosfátový pufr s 250 mmol/L NaCl (pH 6). Průtok činil 0,5 mL/min, teplota kolony 25 °C, gradient soli 0–100 % B během 1,5–15 min, návrat do počátečního složení na 18–20 min.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila rozlišení kyselých, hlavní a bazických variant všech čtyř mAbs během 20 minut. Hlavní komponenta se elutovala středem, kyselé varianty dříve a bazické později. Relativní procentuální zastoupení hlavní komponenty se pohybovalo kolem 42–77 %, kyselé varianty jednu až tři ve výši 2–21 % a bazické varianty jedna až tři ve výši 1–14 %.
Reprodukovatelnost byla hodnocena šesti po sobě jdoucími injekcemi. Koeficient variace plochy všech šesti opakování byl nižší než 5 % RSD pro hlavní i vedlejší varianty, což potvrzuje vysokou stabilitu metody.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká rozlišovací schopnost a reprodukovatelnost separace nábojových variant.
• Krátký analytický čas (20 min) vhodný pro rutinní QC analýzy.
• Rychlá standardizace a validace díky univerzálnímu salt-gradientnímu programu.
• Splnění regulačních požadavků na charakterizaci mAbs.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze dále rozšířit o automatizovanou přípravu vzorků, online spojení s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci modifikací či využití pH-gradientů pro hloubkovou charakterizaci variant. Integrace digitalizace, AI-based diagnostiky a IoT funkcí v UHPLC systémech umožní vyšší produktivitu a prediktivní údržbu. V rámci Quality by Design lze postupně zavést kontinuální monitoring kritických parametrů procesu.

Závěr

Systém Shimadzu Nexera XS ve spojení se sloupci Shim-pack Bio IEX SP-NP poskytuje robustní a vysoce reprodukovatelnou metodu pro analýzu nábojových variant mAbs. Salt-gradientní protokol umožnil efektivní separaci čtyř modelových mAbs s vynikající stabilitou retencí i kvantifikace variant pod 5 % RSD.