Characterizing Therapeutic Proteins for Drug Discovery and Development

Význam tématu

Vývoj bioterapeutik a monoklonálních protilátek vyžaduje detailní charakterizaci jejich strukturálních vlastností a posttranslačních modifikací. Moderní vysokorozlišovací přesná hmotnostní spektrometrie (HRAM MS) umožňuje rychlou a komplexní analýzu intactních molekul, subjednotek i peptidů, což je klíčové pro zajištění kvality, stability a účinnosti terapeutických proteinů.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje případovou studii laboratoře LifeArc, která implementovala platformu Thermo Scientific Q Exactive Plus BioPharma pro:

• intakt mass analysis pod denaturačními i natívními podmínkami,
• analýzu subjednotek pro detailní sledování modifikací,
• peptidovou mapu pomocí bottom-up přístupu pro lokalizaci PTM,
• stanovení poměru léčiva k protilátce (DAR) u ADC,
• hodnocení agregace a konzistence výrobních šarží.

Použitá metodika a instrumentace

LifeArc investovala do komplexního řešení zahrnujícího:

• Thermo Scientific Vanquish Flex Binary UHPLC systém pro přesné rozdělení vzorků,
• Thermo Scientific Q Exactive Plus hybridní kvadrupól-Orbitrap s BioPharma rozšířením (HMR, protein mode, standard mode),
• Thermo Scientific BioPharma Finder software pro dekonvoluci a interpretaci dat,
• Standardní referenční materiál NISTmAb RM 8671 pro kontrolu přesnosti a stability systému.

Hlavní výsledky a diskuse

Implementace platformy prokázala:

• Vysokou stabilitu a reprodukovatelnost – systém vyžaduje týdenní kalibraci,
• Schopnost analyzovat nízkomikromolární vzorky (10 µL, 1 µg/µL) ve třech akvizičních režimech,
• Detailní rozlišení isoformátů intactních mAb i při natívních podmínkách (m/z až 8 000),
• Rozlišení subjednotek až do 25 kDa s FWHM 140 000,
• Rychlou bottom-up analýzu pro lokalizaci deamidací, oxidací a dalších PTM,
• Úspěšné stanovení DAR u ADC s vysokou prostorovou citlivostí.

Přínosy a praktické využití metody

Výsledky umožnily LifeArc:

• zrychlit vývoj bioterapeutik díky rychlému zpětnovazebnímu analytickému cyklu,
• poskytnout akademickým i průmyslovým partnerům podrobné strukturní informace,
• optimalizovat postprodukční modifikace a konjugaci léčiv,
• snížit náklady na outsourcing hmotnostní spektrometrie,
• zajistit vysokou kvalitu a konzistenci kandidátních molekul.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směřování zahrnuje integrační přístupy jako multi-attribute metody (MAM), rozšíření do iontové mobility, automatizované workflow v malých objemech (micro-/nano-flow), využití umělé inteligence pro analýzu velkých dat a uplatnění natívní MS pro studium komplexních protein-protein interakcí. Tyto trendy posílí schopnost detailní charakterizace i nejnovějších bioterapeutik a konjugátů.

Závěr

Platforma Q Exactive BioPharma spolu s BioPharma Finder softwarem se ukázala jako spolehlivé a všestranné řešení pro úplnou charakterizaci terapeutických proteinů od intactního stavu až po peptidovou mapu. LifeArc díky ní získala rychlý, citlivý a nákladově efektivní analytický nástroj, který významně podporuje vývoj bioterapeutik a akcelerační cyklus výzkumu.

Reference

• Thermo Fisher Scientific. Q Exactive Plus BioPharma platform application note (2018).
• National Institute of Standards and Technology. Reference Material 8671 (NISTmAb).