Versatile and Rapid Digestion Protocols for Biopharmaceutical Characterization Using RapiZyme™ Trypsin
Aplikace | 2023 | WatersInstrumentace
Peptidové mapování představuje klíčový analytický postup v charakterizaci biofarmaceutik. Umožňuje detailní identifikaci proteinů a lokalizaci modifikací na úrovni peptidů. Významně se využívá v rámci přístupu multi-attribute monitoring (MAM), kde je požadována vysoká robustnost, přesnost a rychlost analýzy. Optimalizace proteolytických protokolů s ohledem na rovnováhu mezi úplností štěpení, minimalizací nespecifických štěpení, autolýzy trypsinu a vzniku nežádoucích posttranslačních modifikací je zásadní pro efektivní rozhodování v procesu vývoje a kontroly kvality bioterapeutik.
Cílem studie bylo komplexně zhodnotit nové homogene metylované rekombinantní prasečí trypsin RapiZyme™ v řadě trávících protokolů pro biopharmaceutickou charakterizaci. Srovnání bylo prováděno s vedoucím průmyslovým MS-grade trypsinem ve čtyřech klíčových režimech:
Vzorky byly redukovány a alkylovány v guanidinhydrochloridu, poté případně desaltovány nebo naředěny pro one-pot protokol. Digesce probíhala v pufrech Tris/CaCl₂ (pH 7,5) nebo histidin/CaCl₂ (pH 6,5). Po ukončení reakce vzorky acidifikovány acetic acid a analyzovány LC-MS.
Tradiční digest (1:20 E:P, 3 h) poskytl srovnatelnou sekvenční pokrytí (>93 %) i nízké PTM jak pro RapiZyme, tak pro referenční trypsin. Zkrácení na 1 h prokázalo u RapiZyme obdobnou účinnost.
Rychlý protokol (1:5, 30 min) u RapiZyme vykázal <0,1 % autolýzy, <1 % chybějících štěpení a >93 % pokrytí, zatímco konkurent při vysokém E:P poměru generoval výrazné autolytické špičky.
Noční štěpení (1:100, pH 6,5, 20–25 °C) přineslo kompletní digest s <1 % nežádoucích produktů a minimalizovanou deamidací, oproti >20 % deamidaci při 37 °C a pH 7,5.
One-pot režim bez desaltace (1:5, 2 h) ukázal u RapiZyme 96 % TIC odpověď pro očekávané peptidy, zatímco referenční trypsin dosáhl jen 82 % a trpěl vyšší autolýzou i nedokončeným štěpením.
RapiZyme trypsin lze integrovat do automatizovaných high-throughput workflow a MAM platforem pro kontrolu kvality bioterapeutik. Dalšími směry jsou optimalizace pro různé proteiny a vývoj podobně stabilních enzymů umožňujících práci v přítomnosti chaotropních činidel či za extrémních pH podmínek.
Nový RapiZyme™ trypsin díky vylepšené autolýzní odolnosti a širokému rozpětí použitelných podmínek umožňuje rychlou, spolehlivou a flexibilní přípravu vzorků pro peptidové mapování. Umožňuje zkrátit dobu digestí, zjednodušit workflow a minimalizovat analytické artefakty bez kompromisů na kvalitě dat.
Spotřební materiál, HPLC, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Peptidové mapování představuje klíčový analytický postup v charakterizaci biofarmaceutik. Umožňuje detailní identifikaci proteinů a lokalizaci modifikací na úrovni peptidů. Významně se využívá v rámci přístupu multi-attribute monitoring (MAM), kde je požadována vysoká robustnost, přesnost a rychlost analýzy. Optimalizace proteolytických protokolů s ohledem na rovnováhu mezi úplností štěpení, minimalizací nespecifických štěpení, autolýzy trypsinu a vzniku nežádoucích posttranslačních modifikací je zásadní pro efektivní rozhodování v procesu vývoje a kontroly kvality bioterapeutik.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo komplexně zhodnotit nové homogene metylované rekombinantní prasečí trypsin RapiZyme™ v řadě trávících protokolů pro biopharmaceutickou charakterizaci. Srovnání bylo prováděno s vedoucím průmyslovým MS-grade trypsinem ve čtyřech klíčových režimech:
- Tradiční štěpení (E:P 1:20, 1–3 hodiny, 37 °C, pH 7,5).
- Rychlé štěpení (E:P 1:5, 30 minut, 37 °C).
- Optimalizované noční štěpení (E:P 1:100, 20–25 °C, pH 6,5).
- One-pot bez předchozí desaltace (E:P 1:5, 2 hodiny, 37 °C, 0,6 M guanidinhydrochlorid).
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky byly redukovány a alkylovány v guanidinhydrochloridu, poté případně desaltovány nebo naředěny pro one-pot protokol. Digesce probíhala v pufrech Tris/CaCl₂ (pH 7,5) nebo histidin/CaCl₂ (pH 6,5). Po ukončení reakce vzorky acidifikovány acetic acid a analyzovány LC-MS.
Použitá instrumentace
- LC systém: ACQUITY UPLC I-Class PLUS.
- Detekce UV: ACQUITY TUV.
- MS detektor: ACQUITY RDa (ESI+, full scan 50–2000 m/z, low/high energy ramping).
- Řízení a zpracování dat: UNIFI v3.0.0.6 s waters_connect 2.1.0.
- Kolona: ACQUITY Premier Peptide CSH C18, 130 Å, 1,7 µm, 2,1×100 mm.
Hlavní výsledky a diskuse
Tradiční digest (1:20 E:P, 3 h) poskytl srovnatelnou sekvenční pokrytí (>93 %) i nízké PTM jak pro RapiZyme, tak pro referenční trypsin. Zkrácení na 1 h prokázalo u RapiZyme obdobnou účinnost.
Rychlý protokol (1:5, 30 min) u RapiZyme vykázal <0,1 % autolýzy, <1 % chybějících štěpení a >93 % pokrytí, zatímco konkurent při vysokém E:P poměru generoval výrazné autolytické špičky.
Noční štěpení (1:100, pH 6,5, 20–25 °C) přineslo kompletní digest s <1 % nežádoucích produktů a minimalizovanou deamidací, oproti >20 % deamidaci při 37 °C a pH 7,5.
One-pot režim bez desaltace (1:5, 2 h) ukázal u RapiZyme 96 % TIC odpověď pro očekávané peptidy, zatímco referenční trypsin dosáhl jen 82 % a trpěl vyšší autolýzou i nedokončeným štěpením.
Přínosy a praktické využití metody
- Možnost implementace rychlých 30minutových a flexibilních nočních digestí do rutinního provozu.
- Redukce pracovních kroků díky one-pot protokolu bez nutnosti desaltace.
- Snížení náročnosti datové analýzy díky nízkému počtu neznámých a autolytických špiček.
- Vysoká opakovatelnost a konzistence mezi šaržemi enzymu.
Budoucí trendy a možnosti využití
RapiZyme trypsin lze integrovat do automatizovaných high-throughput workflow a MAM platforem pro kontrolu kvality bioterapeutik. Dalšími směry jsou optimalizace pro různé proteiny a vývoj podobně stabilních enzymů umožňujících práci v přítomnosti chaotropních činidel či za extrémních pH podmínek.
Závěr
Nový RapiZyme™ trypsin díky vylepšené autolýzní odolnosti a širokému rozpětí použitelných podmínek umožňuje rychlou, spolehlivou a flexibilní přípravu vzorků pro peptidové mapování. Umožňuje zkrátit dobu digestí, zjednodušit workflow a minimalizovat analytické artefakty bez kompromisů na kvalitě dat.
Reference
- Ranbaduge R, Yu YQ. A Streamlined Compliant Ready Workflow for Peptide-Based Multi-Attribute Method (MAM). Waters Application Note, 720007094. 2020 Dec.
- Mouchahoir T, Schiel JE. Development of an LC-MS/MS peptide mapping protocol for the NIST mAb. Anal Bioanal Chem. 2018;410:2111–2126.
- Ren D et al. An Improved Trypsin Digestion Method Minimizes Digestion-Induced Modifications on Proteins. Anal Biochem. 2009;392:12–21.
- Millian-Martin S et al. Inter-laboratory Study of an Optimized Peptide Mapping Workflow Using Automated Trypsin Digestion for Monitoring Monoclonal Antibody Product Quality Attributes. Anal Bioanal Chem. 2020;412:6833–6848.
- Evans AR et al. ID-MAM: A Validated Identity and Multi-Attribute Monitoring Method for Commercial Release and Stability Testing of a Bispecific Antibody. Anal Chem. 2021;93(26):9166–9173.
- Song YE et al. Automated Mass Spectrometry Multi-Attribute Method Analyses for Process Development and Characterization of mAbs. J Chrom B. 2021;1166:122540.
- Hao Z et al. Multi-Attribute Method Performance Profile for Quality Control of Monoclonal Antibody Therapeutics. J Pharm Biomed Anal. 2021;205:114330.
- Instruction Manual for PD-10 Desalting Columns. Cytiva #52130800 BD. Accessed via www.cytivalifesciences.com on 12 Dec 2022.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Peptide Mapping for Biotherapeutics
2023|Waters|Příručky
Peptide Mapping for Biotherapeutics Strategies for Simplifying Protein Digestion A sponsored publication from Peptide Mapping Doesn’t Need to Be Complex Introducing PeptideWorks™ Tryptic Protein Digestion Kits PeptideWorks Tryptic Protein Digestion Kits uniquely deliver automatable, high efficiency, reproducible peptide maps in…
Klíčová slova
peptide, peptidetrypsin, trypsinmapping, mappingdigestion, digestionrapizyme, rapizymehps, hpsmaxpeak, maxpeakacquity, acquityprotein, proteinpeptideworks, peptideworkspremier, premiercqa, cqatryptic, trypticproteins, proteinscan
IMPROVED BIOPHARMACEUTICAL PEPTIDE MAPPING WORKFLOWS USING A NOVEL AUTOLYSIS-RESISTANT TRYPSIN ENZYME
2023|Waters|Postery
IMPROVED BIOPHARMACEUTICAL PEPTIDE MAPPING WORKFLOWS USING A NOVEL AUTOLYSIS-RESISTANT TRYPSIN ENZYME Samantha Ippoliti1, Nick Zampa1, Ying Qing Yu1, Matthew A Lauber1, Leslie Napoletano1, Scott Berger1 Waters Corporation, Milford, MA METHODS Peptide mapping provides a wealth of information about a protein…
Klíčová slova
trypsin, trypsinautolysis, autolysisrapizyme, rapizymemapping, mappingovernight, overnightpeptide, peptidedigestion, digestionmissed, missedcompetitor, competitorcleavage, cleavagetrypsins, trypsinsaccelerated, acceleratedresistant, resistantprotocols, protocolsrapizymetm
One Pot, Mildly Acidic Digestion Protocols for Peptide Mapping Using Lys-C and RapiZyme™ Trypsin
2025|Waters|Aplikace
Application Note One Pot, Mildly Acidic Digestion Protocols for Peptide Mapping Using Lys-C and RapiZyme™ Trypsin Caitlin M. Hanna, Stephan M. Koza, Michael Zagieboylo, Steve Shiner Waters Corporation, United States Published on August 27, 2025 Abstract Peptide mapping of therapeutic…
Klíčová slova
peptide, peptidedeamidation, deamidationlys, lysmapping, mappinginduced, inducedoxidation, oxidationdigestion, digestionrapizyme, rapizymediscuss, discusstrypsin, trypsinmisr, misrincubation, incubationmabs, mabsprivacy, privacypremier
Protein Digestion, Gets Intelligent…
2023|Waters|Ostatní
[ PEPTIDE MAPPING KITS ] Protein Digestion, Gets Intelligent… Achieve fast, automatable, reproducible peptide maps with a more complete and specific digestion Fast Peptide Mapping in Under 2.5 Hours... PeptideWorks™ Tryptic Protein Digestion Kits provide automatable, high efficiency, and reproducible…
Klíčová slova
peptideworks, peptideworksiam, iamrapizyme, rapizymeguhcl, guhclprotein, proteintrypsin, trypsintryptic, trypticdigestion, digestiondtt, dttcompetitor, competitorkit, kitautolysis, autolysisleading, leadingunfolding, unfoldingrefill