Accelerating monoclonal antibody peptide mapping with high acquisition speed Orbitrap-based MS
Aplikace | 2020 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Peptidové mapování monoklonálních protilátek je klíčovou technikou v biotechnologické a biofarmaceutické výrobě, jelikož dokáže komplexně charakterizovat primární sekvenci a post-translační modifikace (PTM) terapeutických bílkovin. Rychlá a vysoce výkonná analýza bez kompromisu v kvalitě dat je nezbytná pro škálování procesů vývoje, QA/QC a monitorování kritických atributů produktu (CQA).
Cílem této studie bylo demonstrovat schopnost Orbitrap Exploris 480 MS kombinovat vysoké rozlišení a rychlost snímání pro peptidové mapování protilátky golimumab s krátkými chromatografickými gradiencí a zachovat přitom plné pokrytí sekvence, identifikaci a kvantifikaci PTM. Studie hodnotila sedm délek gradientů (5–40 min) a porovnávala výsledky z hlediska kvality dat a reprodukovatelnosti kvantifikace různých modifikací.
Digestion & sample prep:
Metoda vysokorychlostního peptidového mapování pomocí Orbitrap Exploris 480 a Vanquish Horizon UHPLC umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci klíčových PTM monoklonálních protilátek i při krátkých chromatografických gradientech. Kombinace rychlosti, vysokého rozlišení a automatizace přináší efektivní nástroj pro procesní vývoj a rutinní kontrolu kvality biofarmaceutických produktů.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Peptidové mapování monoklonálních protilátek je klíčovou technikou v biotechnologické a biofarmaceutické výrobě, jelikož dokáže komplexně charakterizovat primární sekvenci a post-translační modifikace (PTM) terapeutických bílkovin. Rychlá a vysoce výkonná analýza bez kompromisu v kvalitě dat je nezbytná pro škálování procesů vývoje, QA/QC a monitorování kritických atributů produktu (CQA).
Cíle a přehled studie
Cílem této studie bylo demonstrovat schopnost Orbitrap Exploris 480 MS kombinovat vysoké rozlišení a rychlost snímání pro peptidové mapování protilátky golimumab s krátkými chromatografickými gradiencí a zachovat přitom plné pokrytí sekvence, identifikaci a kvantifikaci PTM. Studie hodnotila sedm délek gradientů (5–40 min) a porovnávala výsledky z hlediska kvality dat a reprodukovatelnosti kvantifikace různých modifikací.
Použitá metodika a instrumentace
Digestion & sample prep:
- Automatizovaná digestace SMART Digest Trypsin magnetic bulk resin na platformě KingFisher Duo Prime (96-well Deepwell, BindIt software).
- Peptidový nástřik oxidovaného vs. neupraveného golimumabu (500 ppm H2O2 vs. kontrola).
- UHPLC Vanquish Horizon se sloupcem Acclaim VANQUISH C18 (2,2 µm, 2,1×250 mm), 0,3 mL/min, 60 °C, gradienty 2–40 % A/B v časech 5–40 min.
- Orbitrap Exploris 480 s BioPharma option: MS1 rozlišení 60 000@m/z 200, MS2 15 000, dd-MS2 Top15, HCD, NCE 28, inkluze nábojů 2–6.
- Software Chromeleon 7.2.10 pro akvizici, BioPharma Finder 3.2 a FreeStyle 1.7 pro analýzu.
Hlavní výsledky a diskuse
- 100% sekvenční pokrytí lehkého a těžkého řetězce golimumabu ve všech gradientech, i při 5min eluci.
- Oxidace methioninů (M51, M113, M261, M437) detekována a kvantifikována s vysokou přesností (< 1,5 ppm) i na krátkých gradientech, M261 téměř kompletně oxidován.
- Deamidace N43 (a vznik succinimidu) a sekundární nižší deamidace N370 jednoznačně rozlišeny díky HRAM-MS; chromatografické oddělení modifikovaných forem trvalo méně než 6 s, přesto byly získány kvalitní MS2 spektra.
- Profil N-glykozylace na N306 („G0F“, „G1F“, „G2F“, Man5 a další) byl při krátkých gradientech konzistentně kvantifikován pro hlavní glycoformy, drobné varianty vykazovaly větší variabilitu.
- 100% konverze N-terminální glutaminu (Q1→pyroGlu) a částečná ztráta C-terminální lysinu (~15–20 %) byla dobře reprodukovatelná napříč všemi gradienty.
Přínosy a praktické využití metody
- Vysoká propustnost (5–40 min) bez obětování datové kvality umožňuje rychlé screenování vzorků během vývoje procesů, výběru klonů nebo kontrolních testů.
- Kombinace automatizované digestace a rychlé UHPLC-MS akvizice přináší robustní platformu pro rutinní analýzu CQA v biofarmaceutických laboratořích.
- Integrované datové prostředí (Chromeleon CDS, BioPharma Finder) zkracuje dobu zpracování a usnadňuje reportování výsledků.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Zkracování gradientů pod 5 min pro ultra-high throughput screening, doplněné o paralelní instrumentaci.
- Rozšíření metodiky o IEX-LC-MS pro lepší rozlišení glyko-a tuhých variant.
- Integrace umělé inteligence pro automatickou detekci a klasifikaci neznámých PTM.
- Využití DX-MS (dynamického výběru vzorku) a ion mobility pro detailnější charakterizaci PTM.
Závěr
Metoda vysokorychlostního peptidového mapování pomocí Orbitrap Exploris 480 a Vanquish Horizon UHPLC umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci klíčových PTM monoklonálních protilátek i při krátkých chromatografických gradientech. Kombinace rychlosti, vysokého rozlišení a automatizace přináší efektivní nástroj pro procesní vývoj a rutinní kontrolu kvality biofarmaceutických produktů.
Reference
- Evaluate Pharma® Marketing Report: World Preview 2018, Outlook to 2024, 11th Edition, June 2018.
- Wang W. et al. Impact of methionine oxidation in human IgG1 Fc on serum half-life of monoclonal antibodies. Mol. Immunol. 2011;48:806–816.
- Guan Z. et al. Detection and characterization of methionine oxidation in peptides by CID and ECD. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003;14:605–613.
- Haberger M. et al. Assessment of chemical modifications of sites in CDRs of recombinant antibodies. mAbs. 2014;6(2):327–339.
- Goetze A. M. et al. High-mannose glycans on Fc region increase serum clearance in humans. Glycobiology. 2011;21(7):949–959.
- Hossler P. et al. Optimal and consistent protein glycosylation in mammalian cell culture. Glycobiology. 2009;19(9):936–949.
- Huang K. F. et al. Crystal structure of human glutaminyl cyclase for N-terminal pyroGlu formation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005;102(37):13117–13122.
- Dick L. W. Jr. et al. Origin of N-terminal pyroGlu variation in mAbs using model peptides. Biotechnol. Bioeng. 2007;97(3):544–553.
- Liu Z. et al. Cyclization of N-terminal glutamic acid impacts mAb charge heterogeneity. J. Pharm. Sci. 2019;108(10):3194–3200.
- Beyer B. et al. Microheterogeneity of recombinant antibodies: analytics and functional impact. Biotechnol. J. 2018;13:1700476.
- Brorson K. & Jia A. Y. Therapeutic mAbs and consistent ends: terminal heterogeneity. Curr. Opin. Biotechnol. 2014;25:140–146.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
An automated high-throughput workflow for peptide mapping to monitor post-translational modifications (PTMs) of monoclonal antibodies
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 21835 An automated high-throughput workflow for peptide mapping to monitor post-translational modifications (PTMs) of monoclonal antibodies Authors Silvia Millán-Martín, Craig Jakes, Giorgio Oliviero, Sara Carillo, Jonathan Bones Characterisation and Comparability Laboratory, NIBRT – The National Institute for Bioprocessing…
Klíčová slova
chain, chainheavy, heavyeeqynstyr, eeqynstyrtkpreeqynstyr, tkpreeqynstyrmnslqsndtaiyycar, mnslqsndtaiyycarlight, lightcetuximab, cetuximabkingfisher, kingfisherwqqgnvfscsvmhealhnhytqk, wqqgnvfscsvmhealhnhytqksmart, smartdigest, digestduo, duoprime, primemagnetic, magneticsrwqqgnvfscsvmhealhnhytqk
Investigating process-related post-translational modifications in NISTmAb RM 8671 using high-throughput peptide mapping analysis
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 21781 Investigating process-related post-translational modifications in NISTmAb RM 8671 using high-throughput peptide mapping analysis Authors Silvia Millán, Craig Jakes, Noemí Dorival, Sara Carillo, Jonathan Bones Characterisation and Comparability Laboratory, NIBRT – The National Institute for Bioprocessing Research and…
Klíčová slova
eeqynstyr, eeqynstyrtkpreeqynstyr, tkpreeqynstyrpeptide, peptidesmart, smartdigestion, digestionsequence, sequencemodifications, modificationsrelative, relativemapping, mappingscientific, scientificdigest, digestterminal, terminaloptima, optimaptms, ptmsabundance
SMART Digest compared to classic in-solution digestion of rituximab for in-depth peptide mapping characterization
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE Authors: Martin Samonig1, Alexander Schwahn2, Ken Cook3, Mike Oliver4, and Remco Swart1 Thermo Fisher Scientific, Germering, Germany; 2Thermo Fisher Scientific, Basel, Switzerland; 3Thermo Fisher Scientific, Hemel Hempstead, United Kingdom; 4 Thermo Fisher Scientific, Runcorn, United Kingdom 1 Key…
Klíčová slova
smart, smartdigest, digestdigestion, digestiondeamidation, deamidationurea, ureamodifications, modificationscarbamylation, carbamylationpeptide, peptiderituximab, rituximabmodification, modificationabundance, abundancerelative, relativeheat, heatscientific, scientificthermo
SMART Digest compared to classic in-solution digestion of rituximab for in-depth peptide mapping characterization
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE Authors: Martin Samonig1, Alexander Schwahn2, Ken Cook3, Mike Oliver4, and Remco Swart1 Thermo Fisher Scientific, Germering, Germany; 2Thermo Fisher Scientific, Basel, Switzerland; 3Thermo Fisher Scientific, Hemel Hempstead, United Kingdom; 4 Thermo Fisher Scientific, Runcorn, United Kingdom 1 Key…
Klíčová slova
smart, smartdigest, digestdigestion, digestiondeamidation, deamidationurea, ureamodifications, modificationscarbamylation, carbamylationpeptide, peptiderituximab, rituximabmodification, modificationabundance, abundancerelative, relativeheat, heatscientific, scientificthermo