Analytical techniques for determining monoclonal antibody charge

Význam tématu

Analýza elektrostatických vlastností monoklonálních protilátek je klíčová pro formulaci vysoce koncentrovaných léčiv. Porozumění povrchovému náboji ovlivňuje jejich rozpustnost, viskozitu a stabilitu v roztoku.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo porovnat různé metody měření elektroforetické mobility, zeta potenciálu a efektivního náboje modelové monoklonální protilátky mAb C v pufru 10 mM Tris s 100 mM NaCl při pH 7.5.

Použitá metodika a instrumentace

• Dynamic Light Scattering PALS pro stanovení elektroforetické mobility a zeta potenciálu
• Membrane Confined Electrophoresis SSE a REM pro přímé měření efektivního náboje a mobility ve stacionárním stavu
• Kapilární elektroforéza Beckman P/ACE MDQ CE pro analýzu při konstantním proudu

Použitá instrumentace

• Wyatt Mobiuζ
• Malvern Zetasizer Nano ZS
• Spin Analytical MCE
• Beckman P/ACE MDQ CE

Hlavní výsledky a diskuse

Měřené elektroforetické moblity se pohybovaly v rozmezí 0.158 0.305 μm cm V s podle použité metody. Dynamické rozptylování, MCE a Mobiuζ vykázaly podobné hodnoty, zatímco Zetasizer detekoval vyšší mobilitu a zeta potenciál. Vypočtené skutečné valence protilátky významně zaostávaly za hodnotami odvozenými z aminokyselinové sekvence. Kombinace technik nabízí komplementární obrázek elektrostatických interakcí.

Přínosy a praktické využití metody

Metody umožňují předvídat kolloidní chování monoklonálních protilátek v koncentrovaných roztocích a optimalizovat formulace z hlediska rozpustnosti, viskozity a stability.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace ve vysokopropustných screeninzích formulací
• Vývoj pokročilých modelů elektrostatických interakcí v hustých roztocích
• Propojení experimentálních dat s molekulárně dynamickými simulacemi

Závěr

Komparativní studie potvrdila, že různé elektroforetické techniky nabízejí vzájemně se doplňující informace o náboji monoklonálních protilátek, což je zásadní pro vývoj stabilních a účinných bioléčiv.

Reference

• Shire SJ (2009) Formulation and manufacturability of biologics Curr Opin Biotechnol 20 708 714
• Li Y Mach H Blue JT (2011) High throughput formulation screening for global aggregation behaviors of three monoclonal antibodies J Pharm Sci
• Laue TM (in press) Proximity energies a framework for understanding concentrated solutions J Mol Recognition
• Tiselius A Kabat EA (1939) An Electrophoretic Study Of Immune Sera And Purified Antibody Preparations J Exp Med 69 119 131
• Longsworth LG Shedlovsky T Macinnes DA (1939) Electrophoretic Patterns Of Normal And Pathological Human Blood Serum And Plasma J Exp Med 70 399 413
• Chase SF Laue TM (2008) The Determination of Protein Valence by Capillary Electrophoresis PACE Setter 12 1 12
• Durant JA Chen C Laue TM Moody TP Allison SA (2002) Use of T4 Lysozyme Charge Mutants to Examine Electrophoretic Models Biophys Chem 101 102 593 609
• Moody TP Shepard HK (2004) Nonequilibrium thermodynamics of membrane confined electrophoresis Biophys Chem 108 51 76
• Henry DC (1931) The Cataphoresis of Suspended Particles Part I The Equation of Cataphoresis Proc Roy Soc A 133 106 140
• Laue TM Shepard HK Ridgeway TM Moody TP Wilson TJ (1998) Membrane Confined Analytical Electrophoresis Methods in Enzymology 295 479 490