Automating Rapid High-throughput mAb Attribute Screening of Microbioreactor Cell Culture Media Samples

Význam tématu

Automatizace rychlého a vysoce propustného screeningu monoklonálních protilátek (mAb) je klíčová pro urychlení vývoje bioterapeutik. Zaměřuje se na minimalizaci spotřeby vzorku, standardizaci přípravy a zvýšení spolehlivosti dat. V mikrobioreaktorových procesech vede ke snížení nákladů a zkrácení času potřebného pro rozhodování v raných fázích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo navrhnout, implementovat a ověřit plně automatizovaný pracovní tok pro analýzu mAb z kultivačního média. Platforma kombinuje kompaktní pipetovací robot Andrew+ Pipetting Robot se stolní LC-MS BioAccord, umožňující analýzu subjednotek, peptidů a sacharidových atributů z objemů 20–100 µL.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: kultivační médium CHO buněk, objemy 20–100 µL; volitelná purifikace pomocí protein A magnetických kuliček.
• Digestion: enzym IdeS v kombinaci s redukcí DTT v 6 M guanidinu-HCl.
• Automatizace: Andrew+ Pipetting Robot, modulární Domino konfigurace s ohřívačem, magnetickým separátorem a shakerem.
• Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class Plus, BioResolve RP mAb Polyphenyl 2.1×100 mm, kolona 80 °C, vzorek 10 °C, 4,5 min běhu.
• Detekce: TUV 280 nm; MS ACQUITY RDa, ESI+ (50–2000 m/z, 1,50 kV, cone 30 V, 2 Hz).
• Software: OneLab pro řízení automatizace, Unifi a INTACT Mass pro akvizici a zpracování dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Analýza 48 vzorků během 2,5 h přípravy a 5 min LC-MS běhu na vzorek.
• Reprodukovatelnost obnovy subjednotek: RSD ≤0,2 %; přesnost hmotnostního stanovení <0,1 Da.
• Profilování glykosylace hlavních forem G0, G0F, G1F a G2F s RSD pod 0,3 %.
• Automatizovaný pracovní tok poskytuje srovnatelné výsledky s manuální metodou, s nižší variabilitou a vyšší propustností.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby přípravy a analýzy, vyšší laboratorní efektivita.
• Minimální spotřeba vzorku (100 µL) vhodná pro mikrobioreaktory.
• Standardizace a snížení variability dat v raných fázích vývoje protilátek.
• Flexibilní protokol adaptovatelný na různé analytické úrovně (subjednotky, peptidy, glykany).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších analytických kroků, například hlubší peptidová a glykoproteomická analýza.
• Rozšíření automatizace o online monitoring kultivačních podmínek.
• Využití strojového učení pro predikci kvality protilátek na základě analytických dat.
• Implementace plně integrovaných logistických řešení pro vysokopropustné screeningové laboratoře.

Závěr

Automatizovaný systém Andrew+ v kombinaci s BioAccord LC-MS umožňuje rychlý, spolehlivý a vysoce propustný screening mAb atributů z mikrobioreaktorových vzorků. Metoda zkracuje dobu analýzy, minimalizuje spotřebu vzorku a je snadno modifikovatelná pro různé analytické potřeby v biotechnologickém vývoji.

Reference

1. Aghayee A., Htet Y., Morrison L., Koza S.M., Yu Y.Q. Waters Corporation, April 2021 (in preparation).
2. Htet Y., Koza S.M., Chen W. Waters Corporation, August 2021.
3. Dong J. et al. Analytical Chemistry, 2016, vol. 88, pp. 5673–5679.