Efficient Method Development for Separation of Antibody Charge Variants by Ion-Exchange Chromatography

Význam tématu

Separace a analýza nabitých variant protilátek je zásadní pro zajištění stability a účinnosti biologických léčiv. Iontově vyměnná chromatografie s pH gradientem umožňuje citlivé rozlišení drobných strukturálních modifikací, které mohou ovlivnit terapeutickou aktivitu a bezpečnost monoklonálních protilátek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je ukázat, jak lze pomocí softwaru LabSolutions MD automatizovat a zefektivnit vývoj metody pH gradientní iontově vyměnné chromatografie pro separaci nabitých variant monoklonální protilátky. Popisuje se screening parametrů mobilních fází a kolon, následná optimalizace gradientu a vyhledání nejlepší kombinace podmínek pomocí design space evaluace.

Použitá instrumentace

• Nexera lite inert Method Scouting System (Shimadzu)
• Kolony Shim-pack Bio IEX SP a NP-SP (50×4,6 mm, 5 µm)
• Detektor UV SPD-40 na 280 nm
• Software LabSolutions MD pro plánování analýz, automatickou přípravu mobilních fází a zpracování dat

Použitá metodika

Pro screening bylo testováno deset koncentrací MES-HEPES-acetát sodného (10–100 mmol/L) při pH 5,0 a pH 10,0 spolu s porézní a neporézní kolonou. Vyhodnocení separace probíhalo výpočtem tzv. Evaluation Value, která kombinuje počet detekovaných píků s rezolučními faktory mezi nimi. Optimální podmínky dále zahrnovaly úpravy gradientního času (7, 10, 13 min), počátečního podílu organické fáze (10–50 %) a teploty kolony (20–40 °C). Pro vizualizaci vlivu parametrů na oddělení hlavního píku a píku A byl vytvořen design space graficky zobrazující oblasti splňující kritéria rozlišení a doby analýzy.

Hlavní výsledky a diskuse

Screening ukázal, že porézní Shim-pack Bio IEX SP poskytuje lepší oddělení než NP-SP a že nejvyšší Evaluation Value dosahuje mobilní fáze o koncentraci 30 mmol/L. Další optimalizace potvrdila, že delší gradient, vyšší počáteční koncentrace a nižší teplota kolony vedou k rezolučnímu faktoru nad 1,3 při době posledního píku pod 7 min. Design space evaluace usnadnila identifikaci optimálních parametrů (gradient 11 min, počátek 50 %, 20 °C).

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizace celého procesu od návrhu přes přípravu až po zpracování dat
• Snížení chyb lidského faktoru při přípravě mobilních fází a výměně kolon
• Rychlá identifikace optimálních podmínek díky kvantitativnímu hodnocení chromatogramů
• Úspora času a zdrojů v průmyslové i akademické praxi

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace strojového učení pro prediktivní návrh chromatografických podmínek a adaptivní optimalizaci na základě zpětné vazby z výsledků. Další rozvoj softwaru může zahrnout online kvalifikační monitoring mobilních fází a plnou automatizaci celého QC workflow.

Závěr

LabSolutions MD ve spojení s iontově vyměnnou chromatografií pH gradientem výrazně zrychluje a zpřesňuje vývoj analytických metod pro separaci nabitých variant protilátek. Automatizace screeningových a optimalizačních kroků spolu s design space vizualizací dovoluje rychlé nalezení optimálních podmínek s minimem manuální práce.

Reference

1. Analyses of Antibody Drugs Using Ultra High Performance Liquid Chromatography, Application News No. 01-00259-EN
2. Efficient Method Development of Monoclonal Antibody Size Variants by Size Exclusion Chromatography, Application News No. 01-00473-EN