HIGH THROUGHPUT CYSTEINYLATION SCREENING AT MAB SUBUNIT LEVEL USING LC-MS SCREENING WORKFLOW
Postery | 2024 | Waters | ASMSInstrumentace
Monoklonální protilátky (mAbs) představují klíčovou skupinu bioterapeutik. Přítomnost volných (nepárovaných) cysteinových zbytků ve variabilních oblastech může vést k nechtěným modifikacím (cysteinylace, glutathionylace), stabilitním problémům a agregaci. Rychlé a spolehlivé sledování těchto modifikací je zásadní pro vývoj, kontrolu kvality a uvolňování léčivých protilátek.
Cílem bylo vyvinout a ověřit workflow vysokoprůchodového (high-throughput) screeningu cysteinylace a glutathionylace nepárovaných cysteinů na úrovni subjednotek mAb bez redukce. Studie porovnala referenční (innovator) mAb s řadou biosimilárních vzorků pocházejících z různých výrobních procesů.
Analytický přístup se skládal z dvou klíčových částí:
Použité přístroje a software:
Analýza referenčního vzorku ukázala nízkou úroveň cysteinylace (~4 %) a glutathionylace (~1 %). Biosimilární vzorky vykazovaly rozmezí cysteinylace od ~35 % do ~81 % a glutathionylace od ~10 % do ~60 %. Metoda dosáhla citlivosti na úrovni 0,5 % pro jednotlivé modifikované subjednotky. Cílené peptide mapping potvrdilo lokalizaci modifikace na očekávaném nepárovaném cysteinu (fragment y9). Odstranění Fc zjednodušilo analýzu Fab a zvýšilo spolehlivost kvantifikace.
Popsaný neredukční subunit LC-MS přístup umožňuje rychlé, citlivé a robustní screenování nepárovaných cysteinových modifikací v mAb. Metoda poskytuje spolehlivou kvantifikaci již od 0,5 % a potvrzení lokalizace modifikace cílenou peptide mapping analýzou.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Monoklonální protilátky (mAbs) představují klíčovou skupinu bioterapeutik. Přítomnost volných (nepárovaných) cysteinových zbytků ve variabilních oblastech může vést k nechtěným modifikacím (cysteinylace, glutathionylace), stabilitním problémům a agregaci. Rychlé a spolehlivé sledování těchto modifikací je zásadní pro vývoj, kontrolu kvality a uvolňování léčivých protilátek.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo vyvinout a ověřit workflow vysokoprůchodového (high-throughput) screeningu cysteinylace a glutathionylace nepárovaných cysteinů na úrovni subjednotek mAb bez redukce. Studie porovnala referenční (innovator) mAb s řadou biosimilárních vzorků pocházejících z různých výrobních procesů.
Použitá metodika a instrumentace
Analytický přístup se skládal z dvou klíčových částí:
- Non-reduced mAb subunit analysis: Enzym IdeS (FabRICATOR) štěpí protilátku pod neredukčními podmínkami na Fc (~25 kDa) a spojenou Fab (Fd’+LC)2 (~100 kDa). Rychlá 5min LC-MS analýza na systému BioAccord LC-MS s kolonkou ACQUITY Premier BEH C4 poskytla rozlišení jednotlivých subjednotek bez interference glykosylace ve Fc.
- Non-reduced targeted peptide mapping: Cílená LC-MS metoda (15 min) na Xevo G3 QTof s ACQUITY Premier CSH C18 kolonkou pro potvrzení lokalizace modifikace na předpokládané nepárované cysteinové pozici ve verižce světelného řetězce.
Použité přístroje a software:
- BioAccord LC-MS System (Waters)
- Xevo G3 QTof Mass Spectrometer (Waters)
- ACQUITY Premier BEH C4 a Premier CSH C18 kolony
- INTACT Mass App a UNIFI informatiky pro automatizované dekonvoluce a zpracování dat
- Reaktivita: iodoacetamid (IAM) pro alkylaci, RapiZyme Trypsin pro doplňkové štěpení
Hlavní výsledky a diskuse
Analýza referenčního vzorku ukázala nízkou úroveň cysteinylace (~4 %) a glutathionylace (~1 %). Biosimilární vzorky vykazovaly rozmezí cysteinylace od ~35 % do ~81 % a glutathionylace od ~10 % do ~60 %. Metoda dosáhla citlivosti na úrovni 0,5 % pro jednotlivé modifikované subjednotky. Cílené peptide mapping potvrdilo lokalizaci modifikace na očekávaném nepárovaném cysteinu (fragment y9). Odstranění Fc zjednodušilo analýzu Fab a zvýšilo spolehlivost kvantifikace.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlé 5min subunit LC-MS měření bez redukce šetří čas i spotřební materiál.
- Odstranění složitosti Fc umožňuje přesnou kvantifikaci nízkých úrovní modifikací ve Fab.
- Automatizované zpracování v INTACT Mass App zkracuje dobu vyhodnocení a minimalizuje lidské chyby.
- Workflow vhodný pro procesní vývoj, kontrolu jakosti (QA/QC) a uvolňovací testy výrobků.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace více atributů (MAM) pro souběžné sledování glykosylace, oxidace a dalších PTM.
- Automatizace a robotizované přípravy vzorků pro zvýšení průchodnosti a reprodukovatelnosti.
- Využití strojového učení pro predikci a rozpoznání vzorců modifikací.
- Rozšíření workflow na jiné třídy bioterapeutik (Fc-fúze, bispecifické mAbs).
Závěr
Popsaný neredukční subunit LC-MS přístup umožňuje rychlé, citlivé a robustní screenování nepárovaných cysteinových modifikací v mAb. Metoda poskytuje spolehlivou kvantifikaci již od 0,5 % a potvrzení lokalizace modifikace cílenou peptide mapping analýzou.
Reference
- Liu H, May K. Disulfide bond structures of IgG molecules: structural variations, chemical modifications and possible impacts to stability and biological function. mAbs. 2012;4(1):17–23.
- Biosimilar Basics for Patients. FDA website. Accessed 7 Nov 2023.
- Banks DD et al. Removal of Cysteinylation from an Unpaired Sulfhydryl in the Variable Region of a Recombinant Monoclonal IgG1 Antibody Improves Homogeneity, Stability, and Biological Activity. J Pharm Sci. 2008;97(2):775–790.
- Ippoliti S, Yu YQ, Ranbaduge N, Chen W. Establishment of a Robust mAb Subunit Product Quality Attribute Monitoring Method Suitable for Development, Process Monitoring, and QC Release. Waters Application Note 70007129en. 2021.
- Sokolowska I et al. Subunit mass analysis for monitoring antibody oxidation. mAbs. 2017;9(3):498–505.
- Sokolowska I et al. Implementation of a High-Resolution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Method in Quality Control Laboratories for Release and Stability Testing of a Commercial Antibody Product. Anal Chem. 2020;92:2369–2373.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Efficient Non-Reduced mAb Subunit LC-MS Analysis to Screen for Modifications of Unpaired Cysteines in Innovator and Biosimilars
2024|Waters|Aplikace
Application Note Efficient Non-Reduced mAb Subunit LC-MS Analysis to Screen for Modifications of Unpaired Cysteines in Innovator and Biosimilars Samantha Ippoliti, Bradley Prater, Ying Qing Yu, Magnus Wetterhall Similis Bio, Waters Corporation Abstract This application note highlights a collaboration between…
Klíčová slova
unpaired, unpairedcysteines, cysteinessubunit, subunitinnovator, innovatormab, mabbiosimilars, biosimilarsmodifications, modificationsscreen, screenreduced, reducednon, nonefficient, efficientanalysis, analysiscysteinylation, cysteinylationcysteine, cysteinesimilis
PEGS: HIGH THROUGHPUT CYSTEINYLATION SCREENING AT MAB SUBUNIT LEVEL USING LC-MS MONITORING WORKFLOW
2024|Waters|Postery
HIGH THROUGHPUT CYSTEINYLATION SCREENING AT MAB SUBUNIT LEVEL USING LC-MS MONITORING WORKFLOW Samantha Ippoliti1, Bradley Prater2, Ying Qing Yu1, Magnus Wetterhall3, Guillaume Bechade4 1 Waters Corporation, Milford, MA USA; 2Similis Bio, Sunnyvale, CA; 3Waters Corporation, Solna, Sweden; 4Waters Corporation, Wilmslow,…
Klíčová slova
glutathionylation, glutathionylationcysteine, cysteinecysteinylation, cysteinylationmabs, mabsinnovator, innovatormab, mabfabricator, fabricatormodifications, modificationssubunit, subunithypervariable, hypervariablechains, chainsworkflow, workflowmodification, modificationantibodies, antibodiesfree
Expanding the Antibody-Oligo Conjugate (AOC) Characterization Toolbox: Part 3- Partial and Complete AOC Conjugation Site Determination
2025|Waters|Aplikace
Application Note Expanding the Antibody-Oligo Conjugate (AOC) Characterization Toolbox: Part 3Partial and Complete AOC Conjugation Site Determination Samantha Ippoliti, Ying Qing Yu Waters Corporation, United States Note: This is the third application note in a three-part series on AOC characterization.…
Klíčová slova
conjugation, conjugationsite, sitedetermination, determinationaoc, aocpeptide, peptidesubunit, subunitacquity, acquitypremier, premiermab, mabmapping, mappinglocalization, localizationscx, scxfabricator, fabricatorspecies, speciessuccessful
BIOPHARMACEUTICAL - Key Applications
2016|Waters|Příručky
BIOPHARMACEUTICAL PLATFORM SOLUTION Key Applications TABLE OF CONTENTS Biopharmaceutical Platform Solution with UNIFI: Key Applications Intact Protein MS Analysis I Peptide Mapping I Released Glycan Analysis I Bioseparations Biotherapeutic proteins – such as monoclonal antibodies (mAbs), biosimilars, and antibody drug…
Klíčová slova
unifi, unifiuplc, uplcbiopharmaceutical, biopharmaceuticalglycan, glycanacquity, acquityglycoworks, glycoworksplatform, platformglycans, glycanspeptide, peptidebiosimilar, biosimilaranalysis, analysissolution, solutionintact, intactwaters, watersinnovator