Quantitative analysis of genome packaging in adeno-associated viruses using native MS
Aplikace | 2022 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Adeno-asociované viry rekombinantního původu představují klíčovou platformu pro doručování genové terapie. Přesné kvantitativní rozlišení plných a prázdných kapsid je nezbytné pro stanovení dávky i minimalizaci nežádoucích imunitních reakcí. Tradiční metody jako ultracentrifugace či chromatografie nabízejí omezenou citlivost a nenabízejí přímé rozlišení jednotlivých typů kapsid na molekulární úrovni.
Cílem studie bylo demonstrovat schopnost nativní hmotnostní spektrometrie na přístroji Q Exactive UHMR Hybrid Quadrupole-Orbitrap k rychlé a přesné kvantifikaci genomového naložení v AAV kapsidách. Byly porovnány vzorky prázdných a plných kapsid reference AAV8, smíchané v různých poměrech, a vyhodnocena robustnost metody při různém nastavení rozlišení.
Vzorky AAV8 byly připraveny buď přímým naředěním v 100 mM roztoku uhličitanu amonného pH 6,8, nebo výměnou pufru pomocí Zeba spin desalting columns Thermo Scientific. Analýza probíhala technikou statické nanoESI pomocí dvojitě potažených nESI kapilár. Hlavní instrumentace:
Prázdné kapsidy vykazovaly zřetelný signálový shluk kolem m/z 24000, plné kapsidy byly registrovány nad m/z 28500. Tento posun o přibližně 800 kDa koresponduje s hmotností vloženého genomu cca 2,5 kb. Směsi prázdných a plných kapsid v poměrech 1:1 a 1:5 potvrdily rozlišitelnost i při různém zastoupení. Pomocí integrace ploch signálových shluků v aplikaci ImageJ byla vypočtena frakční abundance plných kapsid (58,5 % pro 1:1 a 76,6 % pro 1:5). Navíc se ukázala vysoká stabilita výsledků při změně rozlišení od 3500 do 25000, kdy byla detekována konzistentní hodnota okolo 61 % plných kapsid ve směsi 1:1.
Metoda nabízí rychlou analýzu bez komplikovaných přípravných kroků, minimalizuje ztráty vzorku a poskytuje přímé kvantitativní rozlišení plných a prázdných kapsid. Je ideální pro kontrolu kvality během downstream procesů, stanovení dávkování a sledování stability výrobku v gene therapy výrobě.
Dalším krokem může být integrace charge detection MS pro detekci částečně naplněných kapsid, použití redukce náboje k jemnému rozlišení a automatizace kvantifikace v průběhu výrobního cyklu. Rozšíření aplikace na jiné serotypy AAV a rozvoj on-line monitoringu procesů bude přispívat k vyšší efektivitě a reprodukovatelnosti genové terapie.
Studie prokázala, že nativní MS na platformě Q Exactive UHMR je efektivní a robustní nástroj pro kvantifikaci genomového balení v AAV kapsidách. Metoda poskytuje přesná, rychlá a reprodukovatelná data s minimálními nároky na přípravu vzorku a nabízí široké uplatnění v oblasti bioprocesního vývoje genové terapie.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Adeno-asociované viry rekombinantního původu představují klíčovou platformu pro doručování genové terapie. Přesné kvantitativní rozlišení plných a prázdných kapsid je nezbytné pro stanovení dávky i minimalizaci nežádoucích imunitních reakcí. Tradiční metody jako ultracentrifugace či chromatografie nabízejí omezenou citlivost a nenabízejí přímé rozlišení jednotlivých typů kapsid na molekulární úrovni.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo demonstrovat schopnost nativní hmotnostní spektrometrie na přístroji Q Exactive UHMR Hybrid Quadrupole-Orbitrap k rychlé a přesné kvantifikaci genomového naložení v AAV kapsidách. Byly porovnány vzorky prázdných a plných kapsid reference AAV8, smíchané v různých poměrech, a vyhodnocena robustnost metody při různém nastavení rozlišení.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky AAV8 byly připraveny buď přímým naředěním v 100 mM roztoku uhličitanu amonného pH 6,8, nebo výměnou pufru pomocí Zeba spin desalting columns Thermo Scientific. Analýza probíhala technikou statické nanoESI pomocí dvojitě potažených nESI kapilár. Hlavní instrumentace:
- Q Exactive UHMR Hybrid Quadrupole-Orbitrap mass spectrometer
- Nanospray Flex ion source
- Zeba spin desalting columns
Hlavní výsledky a diskuse
Prázdné kapsidy vykazovaly zřetelný signálový shluk kolem m/z 24000, plné kapsidy byly registrovány nad m/z 28500. Tento posun o přibližně 800 kDa koresponduje s hmotností vloženého genomu cca 2,5 kb. Směsi prázdných a plných kapsid v poměrech 1:1 a 1:5 potvrdily rozlišitelnost i při různém zastoupení. Pomocí integrace ploch signálových shluků v aplikaci ImageJ byla vypočtena frakční abundance plných kapsid (58,5 % pro 1:1 a 76,6 % pro 1:5). Navíc se ukázala vysoká stabilita výsledků při změně rozlišení od 3500 do 25000, kdy byla detekována konzistentní hodnota okolo 61 % plných kapsid ve směsi 1:1.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí rychlou analýzu bez komplikovaných přípravných kroků, minimalizuje ztráty vzorku a poskytuje přímé kvantitativní rozlišení plných a prázdných kapsid. Je ideální pro kontrolu kvality během downstream procesů, stanovení dávkování a sledování stability výrobku v gene therapy výrobě.
Budoucí trendy a možnosti využití
Dalším krokem může být integrace charge detection MS pro detekci částečně naplněných kapsid, použití redukce náboje k jemnému rozlišení a automatizace kvantifikace v průběhu výrobního cyklu. Rozšíření aplikace na jiné serotypy AAV a rozvoj on-line monitoringu procesů bude přispívat k vyšší efektivitě a reprodukovatelnosti genové terapie.
Závěr
Studie prokázala, že nativní MS na platformě Q Exactive UHMR je efektivní a robustní nástroj pro kvantifikaci genomového balení v AAV kapsidách. Metoda poskytuje přesná, rychlá a reprodukovatelná data s minimálními nároky na přípravu vzorku a nabízí široké uplatnění v oblasti bioprocesního vývoje genové terapie.
Reference
- Zhao Z et al. Viral vector-based gene therapies in the clinic. Bioeng Transl Med. 2022;7:e10258.
- Wang D et al. Adeno-associated virus vector as a platform for gene therapy delivery. Nat Rev Drug Discov. 2019;18:358–378.
- Werle AK et al. Comparison of analytical techniques to quantitate capsid content of AAV. Mol Ther Methods Clin Dev. 2021;23:254–262.
- Strasser L et al. Native MS assay for rapid assessment of empty:full capsid ratio. Anal Chem. 2021;93:12817–12821.
- Worner TP et al. AAV capsid assembly is divergent and stochastic. Nat Commun. 2021;12:1642.
- Worner TP et al. Orbitrap-based charge-detection MS for AAV. Mol Ther Methods Clin Dev. 2022;24:40–47.
- Barnes LF et al. Quantitative analysis of genome packaging by CDMS. Mol Ther Methods Clin Dev. 2021;23:87–97.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
A Streamlined Workflow for the Characterisation and Relative Quantification of Recombinant Adeno-Associated Viruses using Charge Detection Mass Spectrometry
2025|Waters|Postery
A Streamlined Workflow for the Characterisation and Relative Quantification of Recombinant Adeno-Associated Viruses using Charge Detection Mass Spectrometry Anisha Haris1, David Eatough1, Rebecca J D’Esposito2, Andrew Tudor1, Edvinas Karmonas1, David Bruton1, Keith Richardson1, Jakub Ujma1, Chris Wheeldon1, Alistair Schofield1, Michael…
Klíčová slova
cdms, cdmscharge, chargefull, fullviruses, virusesadeno, adenoanalyser, analyserpackaged, packagedmass, massmda, mdarecombinant, recombinantstreamlined, streamlinedraavs, raavselit, elitrelative, relativefrequency
Characterization of Adeno-Associated Viral assemblies on an Ultra-High Mass Range Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer
2021|Thermo Fisher Scientific|Postery
Characterization of Adeno-Associated Viral assemblies on an Ultra-High Mass Range Hybrid QuadrupoleOrbitrap Mass Spectrometer Kristina Srzentić1, Eugen Damoc2, Marc Günder1 1Thermo Fisher Scientific, Reinach, Switzerland 2Thermo Fisher Scientific, Bremen, Germany ABSTRACT Purpose: Evaluate the performance of the Thermo Scientific™ Q…
Klíčová slova
viral, viralaav, aavintact, intactmass, massanalysis, analysisadeno, adenoassemblies, assembliesdenaturing, denaturingunder, underassociated, associatedstoichiometries, stoichiometriesnative, nativeassembly, assemblyvanquish, vanquishnear
Separation and analysis of adeno-associated virus vectors using a 3 μm monodisperse strong anion exchange chromatography column
2023|Thermo Fisher Scientific|Postery
ProPac™ 3R 3 μm IEX Separation and analysis of adeno-associated virus vectors using a 3 μm monodisperse strong anion exchange chromatography column Christof Mitterer1, Ke Ma2, Shane Bechler2, Shanhua Lin2. Thermo Fisher Scientific, 1 Langerwehe, Germany; 2 Sunnyvale, US Abstract…
Klíčová slova
empty, emptysalt, saltfull, fullcapsids, capsidscapsid, capsidaav, aavlinear, linearisocratic, isocraticgradient, gradienthold, holdadeno, adenoassociated, associatedvirus, virussax, saxexchange
Determination of Full, Partial and Empty Capsid Ratios for Adeno-Associated Virus (AAV) Analysis
2020|SCIEX|Aplikace
Determination of Full, Partial and Empty Capsid Ratios for Adeno-Associated Virus (AAV) Analysis Tingting Li, Tie Gao, Hongxu Chen, Zuzana Demianova, Fang Wang, Mukesh Malik, Jane Luo, Handy Yowanto, Sahana Mollah SCIEX, Brea, CA Introduction Adeno-associated virus (AAV) is one…
Klíčová slova
empty, emptyaav, aavcapsids, capsidsfull, fullcief, ciefcapsid, capsidampholytes, ampholytesaex, aexampholyte, ampholytepeaks, peakspartial, partialserva, servaadeno, adenoorthogonal, orthogonalsignagen