Easy, fast and reproducible analysis of host cell protein (HCP) in monoclonal antibody preparations
Aplikace | 2019 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Monitoring a stanovení hostitelských buněčných proteinů (HCP) v přípravcích monoklonálních protilátek je klíčové pro zajištění bezpečnosti, účinnosti a stability bioterapeutik. Přítomnost nechtěných HCP může vést k degradaci léčivé bílkoviny, změnám v její glykozylaci či dalším modifikacím, které mohou ovlivnit farmakologické vlastnosti a imunogenicitu produktu.
Cílem studie bylo vyvinout rychlou, vysoce reprodukovatelnou a automatizovanou metodiku pro analýzu HCP v monoklonálních protilátkách, která zároveň využívá standardní pracovní postup pro peptidové mapování. Využití jediné platformy pro oba typy analýz má zkrátit dobu přípravy vzorků a zjednodušit validaci metody.
Pro automatizovanou digesci bylo využito kit SMART Digest s magnetickou pryskyřicí a přístroj KingFisher Duo Prime. Vzorky (adalimumab) se ve třech paralelních sadách zpracovaly v dvou koncentracích (5 µg pro peptidové mapování, 160 µg pro HCP), digesce probíhala při 70 °C po dobu 45 minut. Po redukci disulfidů DTT byly vzorky acidifikovány a separovány pomocí Vanquish Flex UHPLC systému s kolonkou Acclaim VANQUISH C18 (2,1 × 250 mm, 2,2 µm) a mobilní fází 0,1 % kyseliny mravenčí ve vodě/acetonitrilu. Detekce byla prováděna na Q Exactive Plus Orbitrap, data zpracována v Biopharma Finder a PEAKS Studio.
• Automatovaná digesce vykázala vynikající reprodukovatelnost chromatogramů i MS signálu při nízkých i vysokých náložích.
• Při zvýšení nálože z 5 na 160 µg došlo k mírnému snížení chromatografického rozlišení, asymetrie a selektivity (< 30 %), avšak stále v akceptovatelných mezích.
• Metoda identifikovala 51 různých HCP, z toho šest proteinů na základě dvou a více unikátních peptidů.
• Mezi identifikovanými kontaminanty byl proteolytický enzym kathepsin L1, schopný cíleně štěpit v místě His-Thr v horní oblasti hinge-regionu protilátky.
• Relativní kvantifikace ukázala koncentraci kathepsinu L1 kolem 4 ppm (ng HCP na mg terapeutické bílkoviny).
Očekává se další rozvoj automatizovaných platforem s vyšší propustností a integrací akcí digesce, separace a detekce. Využití datově nezávislé akvizice (DIA), pokročilých bioinformatických algoritmů a strojového učení pro hlubší charakterizaci a kvantifikaci HCP dále zefektivní kontrolu kvality. Nové typy enzymatických pryskyřic a miniaturizované analytické systémy umožní snížení spotřeby vzorku a spotřebního materiálu.
Automatizované řešení SMART Digest/KingFisher Duo Prime v kombinaci s Vanquish UHPLC a Orbitrap MS poskytuje robustní, reprodukovatelnou a citlivou metodiku pro analýzu HCP v monoklonálních protilátkách. Identifikace a kvantifikace klíčových proteáz, jako je kathepsin L1, pomáhá vysvětlit mechanizmy degradace léčivých bílkovin a podporuje optimalizaci výrobního a kontrolního procesu.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Monitoring a stanovení hostitelských buněčných proteinů (HCP) v přípravcích monoklonálních protilátek je klíčové pro zajištění bezpečnosti, účinnosti a stability bioterapeutik. Přítomnost nechtěných HCP může vést k degradaci léčivé bílkoviny, změnám v její glykozylaci či dalším modifikacím, které mohou ovlivnit farmakologické vlastnosti a imunogenicitu produktu.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout rychlou, vysoce reprodukovatelnou a automatizovanou metodiku pro analýzu HCP v monoklonálních protilátkách, která zároveň využívá standardní pracovní postup pro peptidové mapování. Využití jediné platformy pro oba typy analýz má zkrátit dobu přípravy vzorků a zjednodušit validaci metody.
Použitá metodika a instrumentace
Pro automatizovanou digesci bylo využito kit SMART Digest s magnetickou pryskyřicí a přístroj KingFisher Duo Prime. Vzorky (adalimumab) se ve třech paralelních sadách zpracovaly v dvou koncentracích (5 µg pro peptidové mapování, 160 µg pro HCP), digesce probíhala při 70 °C po dobu 45 minut. Po redukci disulfidů DTT byly vzorky acidifikovány a separovány pomocí Vanquish Flex UHPLC systému s kolonkou Acclaim VANQUISH C18 (2,1 × 250 mm, 2,2 µm) a mobilní fází 0,1 % kyseliny mravenčí ve vodě/acetonitrilu. Detekce byla prováděna na Q Exactive Plus Orbitrap, data zpracována v Biopharma Finder a PEAKS Studio.
Hlavní výsledky a diskuse
• Automatovaná digesce vykázala vynikající reprodukovatelnost chromatogramů i MS signálu při nízkých i vysokých náložích.
• Při zvýšení nálože z 5 na 160 µg došlo k mírnému snížení chromatografického rozlišení, asymetrie a selektivity (< 30 %), avšak stále v akceptovatelných mezích.
• Metoda identifikovala 51 různých HCP, z toho šest proteinů na základě dvou a více unikátních peptidů.
• Mezi identifikovanými kontaminanty byl proteolytický enzym kathepsin L1, schopný cíleně štěpit v místě His-Thr v horní oblasti hinge-regionu protilátky.
• Relativní kvantifikace ukázala koncentraci kathepsinu L1 kolem 4 ppm (ng HCP na mg terapeutické bílkoviny).
Přínosy a praktické využití metody
- Zkrácení doby přípravy vzorků díky plné automatizaci digesce.
- Možnost využití jednoho pracovního postupu pro peptidové mapování i HCP analýzu.
- Vysoká citlivost a spolehlivost detekce nízce abundantních HCP.
- Zvýšení reproducibility a snížení variability mezi běhy.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další rozvoj automatizovaných platforem s vyšší propustností a integrací akcí digesce, separace a detekce. Využití datově nezávislé akvizice (DIA), pokročilých bioinformatických algoritmů a strojového učení pro hlubší charakterizaci a kvantifikaci HCP dále zefektivní kontrolu kvality. Nové typy enzymatických pryskyřic a miniaturizované analytické systémy umožní snížení spotřeby vzorku a spotřebního materiálu.
Závěr
Automatizované řešení SMART Digest/KingFisher Duo Prime v kombinaci s Vanquish UHPLC a Orbitrap MS poskytuje robustní, reprodukovatelnou a citlivou metodiku pro analýzu HCP v monoklonálních protilátkách. Identifikace a kvantifikace klíčových proteáz, jako je kathepsin L1, pomáhá vysvětlit mechanizmy degradace léčivých bílkovin a podporuje optimalizaci výrobního a kontrolního procesu.
Reference
- Kim JY, Kim YG, Lee GM. CHO cells in biotechnology for production of recombinant proteins: current state and further potential. Appl Microbiol Biotechnol. 2012;93:917–930. doi:10.1007/s00253-011-3758-5
- Tscheliessnig AL, Konrath J, Bates R, Jungbauer A. Host cell protein analysis in therapeutic protein bioprocessing - methods and applications. Biotechnol J. 2013;8:655–670. doi:10.1002/biot.201200018
- Gronemeyer P, Ditz R, Strube J. Trends in upstream and downstream process development for antibody manufacturing. Bioengineering. 2014;1:188–212. doi:10.3390/bioengineering1040188
- Shukla AA, Jiang C, Ma J, et al. Demonstration of robust host cell protein clearance in biopharmaceutical downstream processes. Biotechnol Prog. 2008;24:615–622. doi:10.1021/bp070396j
- Rathore AS, Sobacke SE, Kocot TJ, et al. Analysis for residual host cell proteins and DNA in process streams of a recombinant protein product expressed in Escherichia coli cells. J Pharm Biomed Anal. 2003;32:1199–1211
- Doneanu C, Xenopoulos A, Fadgen K, et al. Analysis of host-cell proteins in biotherapeutic proteins by comprehensive online two-dimensional LC/MS. MAbs. 2012;4:24–44. doi:10.4161/mabs.4.1.18748
- Zhu-Shimoni J, Yu C, Nishihara J, et al. Host cell protein testing by ELISAs and the use of orthogonal methods. Biotechnol Bioeng. 2014;111:2367–2379. doi:10.1002/bit.25327
- Kreimer S, Gao Y, Ray S, et al. Host cell protein profiling by targeted and untargeted analysis of DIA MS data with PRM verification. Anal Chem. 2017;89:5294–5302. doi:10.1021/acs.analchem.6b04892
- McGivney JB, Csordas AT, Walker FM, et al. Strategy for generating sequence-defined aptamer reagent sets for detecting protein contaminants in biotherapeutics. Anal Chem. 2018;90:3262–3269. doi:10.1021/acs.analchem.7b04775
- Kumar A, Baycin-Hizal D, Wolozny D, et al. Elucidation of the CHO super-ome (CHO-SO) by proteoinformatics. J Proteome Res. 2015;14:4687–4703. doi:10.1021/acs.jproteome.5b00588
- Füssl F, Trappe A, Cook K, et al. Comprehensive characterisation of the heterogeneity of adalimumab via charge variant analysis hyphenated on-line to native high resolution Orbitrap MS. MAbs. 2019;11:116–128. doi:10.1080/19420862.2018.1531664
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Residual host cell protein analysis of NISTmAb: From simplified sample preparation to reliable results
2020|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 73412 Residual host cell protein analysis of NISTmAb: From simplified sample preparation to reliable results Authors: Amy Claydon, Phil Widdowson, and Andrew Williamson Thermo Fisher Scientific, Hemel Hempstead, UK Keywords: Host cell protein assay, HCP, monoclonal antibody, mAb,…
Klíčová slova
denaturing, denaturingdigest, digestnistmab, nistmabhcp, hcpprotein, proteinhcps, hcpsdigestion, digestionsmart, smartnon, nonpeptides, peptidesmab, mabintrasample, intrasamplehost, hostdynamic, dynamickingfisher
Comprehensive identification and label-free quantitation of host cell protein contaminants using BioPharma Finder 4.1 software
2021|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 74109 Comprehensive identification and label-free quantitation of host cell protein contaminants using BioPharma Finder 4.1 software Authors: Silvia Millán-Martín,1 Sara Carillo,1 Jonathan Bones1, Jennifer Sutton2 National Institute for Bioprocessing Research and Training (NIBRT), Dublin, Ireland 1 2 Thermo…
Klíčová slova
protein, proteinhcp, hcphcps, hcpshost, hostsetting, settingpeptide, peptidemass, masspeptides, peptidesvanquish, vanquishthermo, thermolipase, lipaselipoprotein, lipoproteinproteins, proteinsscientific, scientificprotease
Protein solutions eBook
2024|Thermo Fisher Scientific|Příručky
Biopharma Protein solutions eBook Protein therapeutics: At a glance Protein therapeutics are a type of biotherapeutics derived from genetically engineered human proteins. They offer several advantages over small-molecule drugs, allowing for more precise targeting of complex functions. Compared to chemical…
Klíčová slova
thermo, thermoscientific, scientificprotein, proteinorbitrap, orbitrapvanquish, vanquishanalysis, analysisintact, intactuhplc, uhplcduo, duobiopharma, biopharmacharacterization, characterizationpeptide, peptideattribute, attributemapping, mappingsubunit
Accelerating biotherapeutic development
2024|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Biopharma By your side Accelerating biotherapeutic development Enabling every step of your biotherapeutic development We equip you to overcome today’s and tomorrow’s challenges with tools and expertise to advance life-changing biotherapeutics to market faster than ever before. Your molecules are…
Klíčová slova
thermo, thermoscientific, scientificvanquish, vanquishorbitrap, orbitrapprotein, proteinuhplc, uhplcanalysis, analysischaracterization, characterizationlearn, learnintact, intactworkflow, workflowbiopharma, biopharmaduo, duobiotherapeutic, biotherapeuticmapping