LC-MS Analytics in Bioprocessing: Automation-Driven Analysis of Product Quality Attributes and Nutrient Monitoring

Význam tématu

Efektivní řízení bioprocesů vyžaduje rychlé a spolehlivé sledování klíčových atributů kvality produktu a spotřeby živin. Automatizace přípravy vzorků spojená s moderními LC MS technologiemi umožňuje získat kritické údaje o glykoformách, agregaci, fragmentaci a hladinách metabolitů v raných fázích procesu. To vede k rychlejšímu rozhodování při výběru buněčných linií, optimalizaci procesních parametrů a zkrácení doby uvedení bioterapeutik na trh.

Cíle a přehled studie / článku

Popisovaná aplikace představuje aktualizovanou verzi Bioprocess Walk Up Solutions s Automation Portal. Cílem je ukázat, jak nové hardwarové i softwarové moduly zrychlují a zjednodušují monitorování atributů kvality produktu Produkt Quality Attributes PQA a spotřebu živin v kultivačním médiu. Studie se zaměřuje na:

• integrovanou automatizaci přípravy a dávkování vzorků
• rozšířené protokoly pro Protein A čištění, filtraci a zapečetění destiček
• upgrade softwaru waters_connect pro pokročilé výpočty LMWS HMWS a glykoformních poměrů
• rychlou LC MS analýzu buněčného média a intactní hmotnost protilátek

Použitá instrumentace

• Andrew Pipetting Robot s moduly Magnet a Extraction+
• Plate Sealer+ pro automatické zapečetění destiček
• ACQUITY Automation Portal pro přímou injekci do LC nebo LC MS
• BioAccord LC MS System pro hmotnostní analýzu intactních protilátek
• Acquity Premier BSM kolona pro SEC separace
• Informatická řešení waters_connect a OneLab pro řízení protokolů a reportování

Použitá metodika

Pro testování PQA se používají dva hlavní provozní režimy:

• Analýza syrových vzorků po filtraci a 1 20 ředění pro rychlé glykoprofily a odhad lehkého řetězce
• Protein A magnetické čištění pro extrakci Fc fragmentu a detailní intactní hmotnost při nízkých koncentracích

Filtrace se provádí na 24jamkových AcroPrep destičkách pomocí vakua řízeného modulu Extraction+. SEC analýza mAb se provádí ve fast devítiminutové metodě s kompatibilními volnými amonnými acetátovými pufry. Výstupy jsou zpracovány v Intact Mass aplikaci pro výpočet procent LMWS a HMWS, případně glykoformních podílů a nabitých variant.

Hlavní výsledky a diskuse

Automatizované protokoly zkrátily čas přípravy o více než 50 a minimalizovaly chyby operátora. Protein A čištění poskytlo přesnější intactní profily při koncentracích pod 1 g l a zlepšilo přesnost měření agregátů a fragmentů. Filtrační protokoly s vakuem zajistily konzistentní odstranění buněčného odpadu při zachování integrity proteinu. Integrované reportování v waters_connect umožňuje okamžité exporty glykoformních map a procent LMWS HMWS do bioreaktorových systémů Ambr a do běžných datových nástrojů.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká propustnost díky přímé injekci z robota do LC MS
• Nižší variabilita a riziko kontaminace díky minimalizaci manuálních kroků
• Integrované výpočty a reporty urychlují rozhodovací cykly v procesu vývoje a optimalizace
• Kompatibilita s platformami pro vysokoprodukční screening buněčných linií

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj směřuje k plné integraci dat z LC MS s drogovými objevy řízenými umělou inteligencí, rozšíření knihoven metod pro nové terapeutické modality a hlubší vizualizaci dat v cloudových platformách. Vznikají předpoklady pro on line monitorování v reálném čase a adaptivní optimalizaci bioprocesů pomocí autonomních pracovních postupů.

Závěr

Aktualizovaná Bioprocess Walk Up Solutions s Automation Portal a BioAccord LC MS systémem poskytuje robustní, rychlý a spolehlivý nástroj pro analýzu klíčových atributů kvality a živin v bioprocesním vývoji. Propojení automatizované přípravy, moderních analytických metod a výkonného softwaru přináší významné zkrácení času do výsledků a vyšší kvalitu dat.

Reference

1. Alelyunas YA Embrey E Collins L Pegaz Blanc A Mignard G Wrona MD Simplifying Bioreactor In Process Monitoring with Waters Bioprocess Walk Up Solutions Waters Application Note 720008062 2023
2. Alelyunas YA Prochaska C Kukla K Dunning C Hanna C Wrona MD Monitoring Intact Glycoprofiles and Spent Media Metabolites in Samples from Sartorius Ambr 250 High Throughput Bioreactor System to Support Upstream Process Development Waters Application Note 720008042 2023
3. Alelyunas YA Gray J Wrona MD Boyce P Introducing a Rapid Throughput LC MS Method for Cell Culture Media Nutrient and Metabolite Analysis Supporting Upstream Bioprocessing Waters Application Note 720008170 2024
4. Shion H Boyce P Berger SJ Yu YQ INTACT Mass a Versatile waters_connect Application for Rapid Mass Confirmation and Purity Assessment of Biotherapeutics Waters Application Note 720007547 2022
5. Koza SM Jiang AHW Yu YQ Rapid SEC UV Analysis of Monoclonal Antibodies Using Ammonium Acetate Mobile Phases Waters Application Note 720007852 2022