Extending the Analytics of Biopharmaceutical QA/QC Labs with the ACQUITY™ QDa™ II Mass Detector

Význam tématu

Analytika biopharmaceutik představuje klíčový prvek v zajištění kvality, bezpečnosti a účinnosti proteinových léčiv, zejména monoklonálních protilátek (mAb). Díky složité struktuře bílkovin a nárokům na detekci nízkoúrovňových nečistot je nutné nasazení citlivých a selektivních metod. Kompaktní hmotnostní detektor ACQUITY QDa II kombinuje snadné ovládání a integrovanou podporu v prostředí Empower 3 Software, čímž umožňuje QC laboratořím v biotechnologických provozech dosáhnout vyšší produktivity a udržitelné provozní náklady.

Cíle a přehled studie

Cílem předložené práce bylo vyhodnotit výkon ACQUITY QDa II Mass Detector v prostředí podmíněné kvality (cGMP) při běžných testech biopharmaceutické výroby. Konkrétně byly zkoumány parametry senzitivity, selektivity a opakovatelnosti při:

• testu identity mAb na základě CDR peptidů,
• sledování nízkoúrovňových nečistot (oxidovaných či deamidovaných forem),
• studii stability a formace modifikovaných peptidů v čase.

Použitá metodika a instrumentace

Biologický vzorek tvořil standard Waters mAb Tryptic Digestion Standard rozpuštěný v 0,1 % FA (0,4 mg/mL). Chromatografická separace probíhala na systému ACQUITY Premier s kolonkou Peptide CSH C18 (2,1×100 mm, 1,7 µm) při teplotě 60 °C. Mobilní fáze A: voda/0,1 % FA, B: acetonitril/0,1 % FA. Detekce probíhala souběžně UV při 220 nm a hmotnostní detektor ACQUITY QDa II v módu pozitivní elektrospraye (scan 350–1500 m/z, 5 Hz). Metodika využívala plnospektrální sken a režim vybraných iontů (SIR) pro cílené sledování klíčových peptidů.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Rozšířený hmotnostní rozsah až do 1500 m/z umožnil až o 50 % vyšší signál u větších CDR peptidů ve srovnání s předchozí generací detektoru. Tato vlastnost zlepšuje citlivost na peptidy s vyšším m/z vznikající z nedokonalého štěpení či alternativní enzymatické digesce.

2. Detekce oxidovaného peptidu T21 probíhala v režimu SIR s limitem detekce 0,01 % (v/v), tedy pětinové úrovně oproti běžnému regulačnímu prahu 0,05 %. Signal-to-noise poměr ~3 potvrzuje spolehlivost kvantifikace nízkoúrovňových oxidovaných forem.

3. Studie stability sledovala oxidaci T21 a deamidaci peptidu T37 („PENNY“) po dobu 84 hodin. V uzavřených nádobkách došlo pouze k 0,3 % změně oxidace, avšak po prvním otevření vzorku se oxidace zvýšila až o 4 % během 28 hodin. Deamidované formy vykazovaly stabilitu s %RSD ≤ 5 % bez ohledu na expozici vzorku vzduchu.

Přínosy a praktické využití metody

• Citlivá a selektivní detekce peptidů klíčových pro identifikaci mAb, včetně CDR regionů.
• Monitoring nízkoúrovňových modifikací (oxidace, deamidace) odpovídající požadavkům cGMP a USP <1086>.
• Snížení nároků na další vývoj metod v QC laboratořích díky přímé podpoře plnospektrálních i SIR akvizic.
• Integrace s Empower 3 Software umožňuje automatizaci, reportování a zajištění souladu s regulačními normami.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření využití kompaktních hmotnostních detektorů v rutinní QC, včetně víceatributového monitoringu (MAM) komplexních biopolymerů. Trendem je propojování s robotizovanými přípravami vzorků a cloudovou analýzou dat pro rychlejší trasovatelnost. Vývoj nových ionizačních technik a vylepšená softwareová řešení dále zvýší citlivost, robustnost a uživatelskou přívětivost v regulovaných provozech.

Závěr

ACQUITY QDa II Mass Detector nabízí významné zlepšení citlivosti a selektivity ve srovnání s UV detekcí a předchozími generacemi MS detektorů. Rozšířený rozsah, snadná integrace s Empower 3 Software a schopnost spolehlivě detekovat velmi nízké úrovně modifikací podporují efektivitu a kontrolu kvality v biopharmaceutické výrobě.

Reference

• Ecker D. M., Jones S. D., Levine H. L. (2015). The Therapeutic Monoclonal Antibody Market. mAbs, 7(1), 9–14.
• Code of Federal Regulations Title 21 C.F.R. §210 (cGMP).
• Dong Q., Liang Y., Yan X., Markey S. P., Mirokhin Y. A., Tchekhovskoi D. V., Bukhari T. H., Stein S. E. (2018). The NISTmAb Tryptic Peptide Spectral Library for Monoclonal Antibody Characterization. mAbs, 10(3), 354–369.