Complete characterization of monoclonal antibodies under native and denaturing conditions
Aplikace | 2021 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Charakterizace monoklonálních protilátek (mAb) je klíčová pro zajištění jejich bezpečnosti, účinnosti a konzistence během vývoje bioterapeutik. Vysoká mikro- a makro-heterogenita způsobená modifikacemi glykosylace, oxidacemi či disulfidickými vazbami vyžaduje kombinaci analytických přístupů pro detailní pohled na strukturu a proteoformy mAb.
Studie demonstrovala možnosti celkové charakterizace mAb trastuzumabu za použití jednoho LC-MS systému. Hlavní cíle byly:
Vzorky trastuzumabu byly analyzovány ve třech pracovních postupech:
Intaktní analýza pod nativními podmínkami prokázala baseline-rozlišené glykoformy s hmotnostní přesností 2,2–6,2 ppm. Denaturační měření odhalilo širší spektrální obálku, přičemž mass acc. 1,7–4,8 ppm potvrdila konzistenci odhadů.
Subjednotkové analýzy (chemická redukce, IdeS + redukce) poskytly izotopicky rozlišené spektra LC, HC, Fc/2 a Fdʹ s monoisotopickou hmotnostní odchylkou ≤2 ppm. Top-Down a Middle-Down přístupy dosáhly sekvenčního pokrytí 36–62 % (LC 62 %, HC 36,5 %, Fc/2 52 %, Fdʹ 52 %).
Peptidové mapování přineslo 100% pokrytí sekvence obou řetězců a spolehlivou identifikaci modifikací, např. oxidu methioninu (+15,995 Da) s charakteristickou ztrátou CH₃SOH.
Směřují k dalšímu zvyšování rychlosti skenování a rozlišení, integraci umělé inteligence pro pokročilou interpretaci dat, automatizaci workflow a rozšíření aplikací na komplexní glykoproteiny či velké proteoformní komplexy.
Orbitrap Exploris 480 s BioPharma Option prokázal vynikající výkon pro plnohodnotnou charakterizaci mAb: intaktní hmotnost, podjednotky, Top/Middle-Down a Bottom-Up. Díky jednoduché obsluze, šablonám metod a vysoké kvalitě dat představuje ideální řešení pro moderní biopharma výzkum a kontrolu kvality.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Charakterizace monoklonálních protilátek (mAb) je klíčová pro zajištění jejich bezpečnosti, účinnosti a konzistence během vývoje bioterapeutik. Vysoká mikro- a makro-heterogenita způsobená modifikacemi glykosylace, oxidacemi či disulfidickými vazbami vyžaduje kombinaci analytických přístupů pro detailní pohled na strukturu a proteoformy mAb.
Cíle a přehled studie / článku
Studie demonstrovala možnosti celkové charakterizace mAb trastuzumabu za použití jednoho LC-MS systému. Hlavní cíle byly:
- Ověřit přesnost měření hmotnosti intaktního proteinu pod denaturujícími a nativními podmínkami.
- Analyzovat mAb na úrovni podjednotek chemickou redukcí a štěpením enzymem IdeS.
- Potvrdit primární strukturu proteoform pomocí Top-Down a Middle-Down fragmentace.
- Zajistit plné pokrytí sekvence a detekci post-translačních modifikací metodou Bottom-Up (peptidové mapování).
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky trastuzumabu byly analyzovány ve třech pracovních postupech:
- Intaktní mAb pod nativními podmínkami (SEC-LC, 50 mM amonný acetát).
- Intaktní mAb pod denaturujícími podmínkami (RP-LC, 0,1 % kyseliny mravenčí).
- Subjednotky: chemická redukce (TCEP) a IdeS trávení + redukce pro získání LC, HC, Fc/2, Fdʹ (RP-LC).
- Peptidové mapování: SMART Digest Trypsin Kit, RP-LC (Acclaim VANQUISH C18), Bottom-Up fragmentace.
- Orbitrap Exploris 480 mass spectrometer s BioPharma Option (rozsah m/z až 8000, variabilní tlak v Ion-Routing Multipole).
- Thermo Scientific Vanquish Horizon UHPLC systém (Binary Pump, Split Sampler, Column Compartment).
- Kolony MAbPac SEC-1, MAbPac RP, Acclaim VANQUISH C18.
- Software: Xcalibur 4.2 SP1, BioPharma Finder 4.0.
Hlavní výsledky a diskuse
Intaktní analýza pod nativními podmínkami prokázala baseline-rozlišené glykoformy s hmotnostní přesností 2,2–6,2 ppm. Denaturační měření odhalilo širší spektrální obálku, přičemž mass acc. 1,7–4,8 ppm potvrdila konzistenci odhadů.
Subjednotkové analýzy (chemická redukce, IdeS + redukce) poskytly izotopicky rozlišené spektra LC, HC, Fc/2 a Fdʹ s monoisotopickou hmotnostní odchylkou ≤2 ppm. Top-Down a Middle-Down přístupy dosáhly sekvenčního pokrytí 36–62 % (LC 62 %, HC 36,5 %, Fc/2 52 %, Fdʹ 52 %).
Peptidové mapování přineslo 100% pokrytí sekvence obou řetězců a spolehlivou identifikaci modifikací, např. oxidu methioninu (+15,995 Da) s charakteristickou ztrátou CH₃SOH.
Přínosy a praktické využití metody
- Komplexní charakterizace mAb na jednom LC-MS přístroji.
- Vysoce citlivé, přesné a reprodukovatelné výsledky intaktního i podjednotkového měření.
- Jednoduché nastavení díky předdefinovaným šablonám metod v softwaru.
- Rychlá detekce nízkoho množství proteoform a PTM na všech analytických úrovních.
Budoucí trendy a možnosti využití
Směřují k dalšímu zvyšování rychlosti skenování a rozlišení, integraci umělé inteligence pro pokročilou interpretaci dat, automatizaci workflow a rozšíření aplikací na komplexní glykoproteiny či velké proteoformní komplexy.
Závěr
Orbitrap Exploris 480 s BioPharma Option prokázal vynikající výkon pro plnohodnotnou charakterizaci mAb: intaktní hmotnost, podjednotky, Top/Middle-Down a Bottom-Up. Díky jednoduché obsluze, šablonám metod a vysoké kvalitě dat představuje ideální řešení pro moderní biopharma výzkum a kontrolu kvality.
Reference
- Srzentić K. et al. Anal. Chem. 2014, 86(19):9945–9953.
- Beck A.; Liu H. Antibodies (Basel). 2019, 8(1):18.
- Babaly B. J. Chromatogr. B. 2017, 1060:325–335.
- Fornelli L. Anal. Chem. 2018, 90(14):8421–8429.
- Sjogren J. et al. Analyst 2016, 141:3114–3125.
- Srzentić K.; Fornelli L. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2020, 31(9):1783–1802.
- Toby T. et al. Anal. Chem. 2016, 88(1):499–519.
- Scheffler K.; Damoc E. Thermo Scientific Application Note 72348 (2017).
- Pan H. et al. Protein Sci. 2009, 18(2):424–433.
- Guan Z. et al. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, 14:605–613.
- Widdowson P.; Claydon A.; Buchanan T. Thermo Scientific Application Note 73672 (2020).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Comprehensive Characterization of Monoclonal Antibody and Antibody Drug Conjugate on a Hybrid Quadrupole- Orbitrap Mass Spectrometer
2020|Thermo Fisher Scientific|Postery
Comprehensive Characterization of Monoclonal Antibody and Antibody Drug Conjugate on a Hybrid QuadrupoleOrbitrap Mass Spectrometer Kristina Srzentić1, Eugen Damoc2, Krisztina Radi3, Tom Buchanan3 , Angela Criscuolo2, Jennifer Sutton1 1Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, US, 2Thermo Fisher Scientific, Germany, and 3Thermo Fisher…
Klíčová slova
herceptin, herceptinchain, chainnative, nativeadc, adcantibody, antibodyintact, intactabundance, abundancemass, masspeptide, peptideiyptngytr, iyptngytrrelative, relativesigma, sigmacharacterization, characterizationmab, mabmonoclonal
In-depth characterization of monoclonal antibodies
2024|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Technical note | 003318 Biopharma In-depth characterization of monoclonal antibodies Intact mass analysis and middle-down mass spectrometry approaches on an Orbitrap Ascend BioPharma Tribrid mass spectrometer Authors Goal Jingjing Huang, Christopher Mullen, To assess the performance of the Thermo Scientific™…
Klíčová slova
trastuzumab, trastuzumabsubunits, subunitsintact, intactuvpd, uvpdactivation, activationtype, typeethcd, ethcdarb, arbmass, massorbitrap, orbitrapascend, ascendparameters, parametersfragmentation, fragmentationscan, scantrue
IMSC: Full Characterization of Heterogeneous Antibody Samples Under Denaturing and Native Conditions on a Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer
2016|Thermo Fisher Scientific|Postery
RES MS analysis of antibodies at the protein and peptide levels is critical during development and production of biopharmaceuticals. The compositions of current generation therapeutic proteins are often complex due to their heterogeneity caused by various modifications which are relevant…
Klíčová slova
abundance, abundancelys, lystrastuzumab, trastuzumabrelative, relativeinfliximab, infliximabdisulfide, disulfidenative, nativebevacizumab, bevacizumabzoom, zoomxtract, xtractslslspgkc, slslspgkcslslspg, slslspgchain, chainintact, intactreduced
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