Orbitrap Ascend BioPharma Tribrid mass spectrometer

Význam tématu

Biopharmaceutické produkty představují rostoucí segment moderní medicíny, kde se uplatňují monoklonální protilátky, konjugáty a nukleové kyseliny. Jejich složitá struktura a vysoká heterogenita kladou nároky na analytické metody, které musí zajistit spolehlivou charakterizaci proteoform, posttranslačních modifikací, hostitelských proteinů (HCP) či přesné mapování protilátkových konjugátů (ADC). Pokročilé hmotnostní spektrometry s vysokým rozlišením a možnostmi ortogonálních fragmentačních technik umožňují detailní porozumění kvalitativním i kvantitativním parametrům bioterapeutik a podpoří tak jejich bezpečné využití v klinické praxi.

Cíle a přehled článku

Cílem přehledového materiálu je představit přístroj Thermo Scientific Orbitrap Ascend BioPharma Tribrid mass spectrometer a jeho inovativní schopnosti pro škálovatelné charakterizace biopharmaceutik. Dokument demonstruje aplikace ve čtyřech hlavních oblastech: intact a top-down charakterizace proteinů, peptidové mapování a lokalizace PTM, analýza ADC konjugátů, detekce HCP i analýza oligonukleotidů a sgRNA.

Použitá metodika

V hlavních aplikacích je kombinováno několik workflow:

• Peptidové mapování s vysokým rozlišením pro stanovení deamidace či dalších PTM při analytickém průtoku (300 µl/min).
• Middle-down a top-down proteomika umožňující kompletní sekvenční pokrytí protilátkových řetězců a jejich konjugátů za pomoci HCD, ETD, EThcD a UVPD.
• Native MS spojená s datově nezávislou akvizicí (DIA) a PTCR pro snížení náboje komplexních proteinových vzorků, jež umožňuje identifikaci nízkoabundantních proteoform.
• Ion-pairing reverzní chromatografie (IP-RPLC) pro separaci a detekci modifikovaných oligonukleotidů a sekvenční analýza sgRNA využívající low-q CID pro téměř 100% pokrytí báze.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Orbitrap Ascend BioPharma Tribrid mass spectrometer
• Dvoustupňové ion-routing multipole (přední a zadní)
• QR5 segmentovaný kvadrupól s hyperbolickými povrchy
• Ultra-High-Field Orbitrapový analyzátor (rozlišení >480 000 FWHM, až 45 Hz)
• Modifikovaný dvoukomorový lineární iontový past–Nano-ESI/FAIMS Pro Duo rozhraní
• Ion-funnel a aktivní ion-beam guide pro efektivní přenos labile látek
• Auto-Ready ion source s automatickými a plánovatelnými kalibracemi
• Volitelné moduly: EASY-IC/ETD, PTCR, Native MS, UVPD, FAIMS

Hlavní výsledky a diskuse

Peptidové mapování protilátky trastuzumab dosáhlo 100 % sekvenčního pokrytí řetězců a detekovalo PTM v relativní hladině pod 1 % při vysokém analytickém průtoku.
Analýza HCP v prostředí QC prokázala detekci více než 260 peptidů při koncentracích až 7 ppb, podpořenou FAIMS a gas-phase fractionation DIA.
Middle-down studie ADC modelu identifikovala počet a přesné pozice konjugovaných lékových molekul díky kombinaci EThcD a UVPD.
Native MS s PTCR umožnila rozlišení heterogenních cyto~kin-Fc komplexů, identifikaci nízkoabundantních proteoform a rozšíření m/z rozsahu až do 16 000.
Při analýze 100-mer sgRNA low-q CID poskytla téměř úplné báze pro detailní de novo sekvenování.

Přínosy a praktické využití metody

Tato platforma umožňuje:

• Zvýšení experimentální propustnosti díky paralelním analýzám MS2 a MS3
• Kombinaci více fragmentačních postupů ve sjednoceném workflow
• Podporu pro QC bioterapeutik, včetně ADC, HCP testování a sekvenování nukleových kyselin
• Spolehlivé sledování kvality dat díky automatickým kalibracím

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj nativní proteomiky a integrace umělé inteligence pro interpretaci složitých spekter přinese další zvýšení autonomie laboratoří. Využití hybridních metod, jako je kombinace iontové mobility a ultrarychlých gradientů LC, může dále prohloubit charakterizaci biopharmaceutik.

Závěr

Orbitrap Ascend BioPharma Tribrid mass spectrometer představuje komplexní řešení pro detailní a škálovatelnou analýzu bioterapeutik. Jeho vysoké rozlišení, multifunkční fragmentační techniky a automatizované kalibrace zajišťují robustní, citlivé a rychlé workflow pro akademický i průmyslový výzkum.

Reference

1. Beaumal C, Beck A, Hernandez-Alba O a kol. Advanced mass spectrometry workflows for accurate quantification of trace-level host cell proteins in drug products: Benefits of FAIMS separation and gas-phase fractionation DIA. Proteomics and Systems Biology. 2023;23(16).