Development of a systematic approach for improving tryptic digestion, recovery and chromatographic performance for mAb analysis
Aplikace | 2023 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Peptidové mapování monoklonálních protilátek je klíčové pro kontrolu primární struktury, post-translačních modifikací a kvality bioterapeutik. Standardní proteolytické trávení často trpí neúplným štěpením i variabilitou způsobenou manuálními kroky, zatímco chromatografie hydrofobních peptidů na C18 kolonech vykazuje špatný tvar píku a vysoké carry-over. Optimalizace těchto kroků zlepšuje spolehlivost kvantifikace a zkracuje dobu analýzy.
Cílem studie bylo vyvinout automatizovaný postup trávení mAb trypsinem, který výrazně sníží počet neštěpených vazeb (missed cleavages), a optimalizovat chromatografické podmínky pro hydrofobní peptidy. Porovnány byly tři přístupy: dvoukrokový SMART Digest protokol, jednoetapový SMART Digest a konvenční in-solution MAM protokol.
Automatizovaný dvoukrokový SMART Digest protokol poskytuje robustní, opakovatelnou přípravu vzorků s výrazně nižším výskytem chybějících štěpení, což usnadňuje kvantifikaci PTM. Použití C4 kolony zlepšuje tvar píku a minimalizuje carry-over, což je klíčové pro spolehlivost rutinního peptide mappingu.
Navržený dvoukrokový automatizovaný protokol SMART Digest v kombinaci s C4 koloniemi a optimalizovaným divertem výrazně redukuje missed cleavages, zlepšuje chromatografický výkon hydrofobních peptidů a zvyšuje celkovou spolehlivost peptide mappingu monoklonálních protilátek.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Peptidové mapování monoklonálních protilátek je klíčové pro kontrolu primární struktury, post-translačních modifikací a kvality bioterapeutik. Standardní proteolytické trávení často trpí neúplným štěpením i variabilitou způsobenou manuálními kroky, zatímco chromatografie hydrofobních peptidů na C18 kolonech vykazuje špatný tvar píku a vysoké carry-over. Optimalizace těchto kroků zlepšuje spolehlivost kvantifikace a zkracuje dobu analýzy.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo vyvinout automatizovaný postup trávení mAb trypsinem, který výrazně sníží počet neštěpených vazeb (missed cleavages), a optimalizovat chromatografické podmínky pro hydrofobní peptidy. Porovnány byly tři přístupy: dvoukrokový SMART Digest protokol, jednoetapový SMART Digest a konvenční in-solution MAM protokol.
Použitá metodika a instrumentace
- Digesce: Thermo Scientific KingFisher Duo Prime s SMART Digest kit – dvoukroková varianta (75 °C/15 min + 40 °C/30 min), jednoetapová varianta (75 °C/30 min) a klasický protokol s alkylací a výměnou pufru.
- Chromatografie: Vanquish Horizon UHPLC (binary pump, split sampler, column compartment), kolony Accucore 150-C4, Accucore C18, Hypersil GOLD C4 a C18 Selectivity.
- MS detekce: Orbitrap Fusion Tribrid s Ion MAX HESI-II zdrojem, DDA režim, EThcD a HCD fragmentace, rozlišení 120 000.
Hlavní výsledky a diskuse
- Počet peptidů bez missed cleavages: 60 % u dvoukrokového protokolu vs. 32 % u jednoetapového a 34 % u MAM protokolu.
- Chromatograficky C4 kolony zkrátily tailing hydrofobních peptidů a snížily sloupcové i mezivstřikovací carry-over oproti C18.
- U nového protokolu detekováno řazení raně eluovaných peptidů mezi 1,3–3 min, což vedlo ke změně divert-zavlažování z 3 min na 1,2 min.
- Přidání 8 M guanidinu HCl do mycích kroků SMART trávicích pryskyřic a do vzorku po digestii eliminovalo časově závislou ztrátu hydrofobních peptidů.
Přínosy a praktické využití metody
Automatizovaný dvoukrokový SMART Digest protokol poskytuje robustní, opakovatelnou přípravu vzorků s výrazně nižším výskytem chybějících štěpení, což usnadňuje kvantifikaci PTM. Použití C4 kolony zlepšuje tvar píku a minimalizuje carry-over, což je klíčové pro spolehlivost rutinního peptide mappingu.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další rozvoj plně integrovaných automatizovaných workflow pro vysokou propustnost QC laboratoří.
- Optimalizace nových stacionárních fází pro selektivnější separaci peptidů s různou hydrofobicitou.
- Implementace pokročilých algoritmů pro real-time monitoring kvality dat během LC-MS/MS analýzy.
- Rozšíření metodiky na komplexnější bioterapeutika, např. bispecifické protilátky či glykoformy.
Závěr
Navržený dvoukrokový automatizovaný protokol SMART Digest v kombinaci s C4 koloniemi a optimalizovaným divertem výrazně redukuje missed cleavages, zlepšuje chromatografický výkon hydrofobních peptidů a zvyšuje celkovou spolehlivost peptide mappingu monoklonálních protilátek.
Reference
- Jakes C. et al. Tracking the Behavior of Monoclonal Antibody Product Quality Attributes Using a Multi-Attribute Method Workflow. J Am Soc Mass Spectrom. 2021;32:1998–2012.
- Kristensen D.B. et al. Optimized Multi-Attribute Method Workflow Addressing Missed Cleavages and Chromatographic Tailing/Carry-Over of Hydrophobic Peptides. J Anal Chem. 2022;94(49):17195–17204.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Peptide mapping of challenging monoclonal antibodies
2020|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
CUSTOMER APPLICATION NOTE 73826 Peptide mapping of challenging monoclonal antibodies Authors: Dan Bach Kristensen1, Trine Meiborg Sloth1, Martin Ørgaard1, Krisztina Radi2 Symphogen, Ballerup, Denmark Thermo Fisher Scientific, Hemel Hempstead, UK 1 2 Keywords: Peptide mapping, monoclonal antibody, mAb, post-translational modifications,…
Klíčová slova
pepsin, pepsintrypsin, trypsinpeptides, peptidesdigest, digestsmart, smartpeptide, peptidelane, lanemapping, mappinghydrophobic, hydrophobicdigestion, digestionisolation, isolationcdr, cdrregions, regionsmicroscans, microscanschallenging
Automated chymotrypsin peptide mapping of proteins by LC-MS
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 21834 Automated chymotrypsin peptide mapping of proteins by LC-MS Authors Amy Farrell1, Jonathan Bones1, Ken Cook 2 1 Characterisation and Comparability Laboratory, NIBRT – The National Institute for Bioprocessing Research and Training, Dublin, Ireland 2 Thermo Fisher Scientific,…
Klíčová slova
chymotrypsin, chymotrypsindigestion, digestionkingfisher, kingfisherbeads, beadslane, lanesomatotropin, somatotropinbead, beadduo, duomagnetic, magnetictrypsin, trypsincleavage, cleavagedigest, digestsmart, smartpeptide, peptidepurification
High-precision, automated peptide mapping of proteins
2017|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 21682 High-precision, automated peptide mapping of proteins Authors Application benefits Amy Farrell1, Jonathan Bones1, Ken Cook 2, Suraj Patel2, Alexander Schwahn2, Jon Bardsley2 1 Characterisation and Comparability Laboratory, NIBRT – The National Institute for Bioprocessing Research and Training,…
Klíčová slova
digestion, digestiondigest, digestsmart, smartkingfisher, kingfishermagnetic, magneticarel, arelpeptide, peptidelane, laneprotein, proteinbead, beadduo, duomau, maubeads, beadsscientific, scientificpurification
Comparison of alternative approaches to trypsin protein digestion for reproducible and efficient peptide mapping analysis of monoclonal antibodies
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 21782 Comparison of alternative approaches to trypsin protein digestion for reproducible and efficient peptide mapping analysis of monoclonal antibodies Authors Silvia Millán-Martín, Craig Jakes, Noemi Dorival-García, Nicola McGillicuddy, Sara Carillo, Amy Farrell, Jonathan Bones National Institute for Bioprocessing…
Klíčová slova
smart, smartdigest, digestadalimumab, adalimumabdigestion, digestionmagnetic, magneticmodifications, modificationsalternative, alternativepeptide, peptiderapid, rapiddeamidation, deamidationmapping, mappingrelative, relativenistmab, nistmabinduced, inducedsample