Deep Characterization of Aspartic Acid Isomerism Using High-Resolution Cyclic™ Ion Mobility and Electron-Capture Dissociation
Aplikace | 2026 | WatersInstrumentace
Asparagová kyselina (Asp) může v bioterapeutických proteinech isomerizovat do čtyř forem (L-Asp, D-Asp, L-isoAsp, D-isoAsp), které mohou ovlivnit bezpečnost a účinnost léčiv. Přesné rozlišení těchto izomerů je klíčové pro monitoring kvality a stability proteinových terapeutik.
Cílem studie bylo ukázat, že kombinace vysokého rozlišení cyklické iontové mobility (Cyclic IMS) a zachycování elektronů (ECD) umožňuje kompletní separaci a jednoznačnou identifikaci všech čtyř Asp izomerů v tryptických peptidech monoklonálních protilátek, i když jsou přítomny v nízké koncentraci.
Analytický workflow zahrnoval:
Standardní LC-MS poskytla pouze částečné rozlišení Asp a isoAsp izomerů. Nasazení 10průchodové cyklické IMS vedlo k úplné separaci všech čtyř forem na 2D mapě retenčního času vs. arrival time. Následná ECD fragmentace odhalila charakteristické ionty, které jednoznačně odlišily isoAsp od Asp variant, a potvrdila přiřazení nízkomobilních signálů k L-isoAsp a D-isoAsp.
Očekává se rozšíření využití cyklické IMS a ECD k analýze dalších typů izomerismu a posttranslačních modifikací v proteinových terapeutikách. Dále je možné integrovat pokročilé softwarové platformy pro automatizovanou analýzu a kvantifikaci kritických kvalitativních atributů.
Kombinace vysoce rozlišené cyklické iontové mobility a elektron-capture dissociation představuje pokročilou analytickou platformu pro spolehlivou identifikaci a kvantifikaci Asp izomerů v komplexních bioterapeutických vzorcích, zrychluje workflow a zvyšuje jistotu charakterizace kritických kvalitativních parametrů.
LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF, LC/HRMS, Iontová mobilita
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Hloubková charakterizace izomerismu asparagové kyseliny pomocí vysoce rozlišené cyklické iontové mobility a zachycování elektronů
Význam tématu
Asparagová kyselina (Asp) může v bioterapeutických proteinech isomerizovat do čtyř forem (L-Asp, D-Asp, L-isoAsp, D-isoAsp), které mohou ovlivnit bezpečnost a účinnost léčiv. Přesné rozlišení těchto izomerů je klíčové pro monitoring kvality a stability proteinových terapeutik.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo ukázat, že kombinace vysokého rozlišení cyklické iontové mobility (Cyclic IMS) a zachycování elektronů (ECD) umožňuje kompletní separaci a jednoznačnou identifikaci všech čtyř Asp izomerů v tryptických peptidech monoklonálních protilátek, i když jsou přítomny v nízké koncentraci.
Použitá metodika a instrumentace
Analytický workflow zahrnoval:
- Kapalinovou chromatografii spojenou s cyklickou iontovou mobilitou (LC-Cyclic IMS-MS) s desetipruhovou multipass separací pro vysoké rozlišení izomerů
- Fragmentaci zachycením elektronů (ECD) v post-IMS konfiguraci k produkci diagnostických iontů c(n-1)+57 Da a z(m-n-1)-57 Da
Hlavní výsledky a diskuse
Standardní LC-MS poskytla pouze částečné rozlišení Asp a isoAsp izomerů. Nasazení 10průchodové cyklické IMS vedlo k úplné separaci všech čtyř forem na 2D mapě retenčního času vs. arrival time. Následná ECD fragmentace odhalila charakteristické ionty, které jednoznačně odlišily isoAsp od Asp variant, a potvrdila přiřazení nízkomobilních signálů k L-isoAsp a D-isoAsp.
Přínosy a praktické využití metody
- Kompletní rozlišení Asp a isoAsp izomerů bez potřeby dlouhých chromatografických gradientů
- Zrychlené workflow díky vysokému rozlišení IMS separace
- Snížení nákladů na vývoj díky menší závislosti na syntetických standardech
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření využití cyklické IMS a ECD k analýze dalších typů izomerismu a posttranslačních modifikací v proteinových terapeutikách. Dále je možné integrovat pokročilé softwarové platformy pro automatizovanou analýzu a kvantifikaci kritických kvalitativních atributů.
Závěr
Kombinace vysoce rozlišené cyklické iontové mobility a elektron-capture dissociation představuje pokročilou analytickou platformu pro spolehlivou identifikaci a kvantifikaci Asp izomerů v komplexních bioterapeutických vzorcích, zrychluje workflow a zvyšuje jistotu charakterizace kritických kvalitativních parametrů.
Reference
- Lambeth TR, Riggs DL, Talbert LE, Tang J, Coburn E, Kang AS a kol. Spontaneous Isomerization of Long-Lived Proteins Provides a Molecular Mechanism for the Lysosomal Failure Observed in Alzheimer’s Disease. ACS Cent Sci. 2019;5(8):1387–1395.
- Fujii N, Sakaue H, Sasaki H, Fujii N. A rapid, comprehensive liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS)-based survey of the Asp isomers in crystallins from human cataract lenses. J Biol Chem. 2012;287(47):39992–40002.
- Eakin CM, Miller A, Kerr J, Kung J, Wallace A. Assessing analytical methods to monitor isoAsp formation in monoclonal antibodies. Front Pharmacol. 2014;5:87.
- Nytka M, Wan J, Tureček F, Lemr K. Cyclic Ion Mobility of Isomeric New Psychoactive Substances Employing Characteristic Arrival Time Distribution Profiles and Adduct Separation. J Am Soc Mass Spectrom. 2024;35(8):1733–42.
- Colson E, Decroo C, Cooper-Shepherd D, Caulier G, Henoumont C, Laurent S a kol. Discrimination of Regioisomeric and Stereoisomeric Saponins from Aesculus hippocastanum Seeds by Ion Mobility Mass Spectrometry. J Am Soc Mass Spectrom. 2019;30(11):2228–37.
- Wisanpitayakorn P, Jariyasopit N, Duangkumpha K, Goh JX, Palmer ME, Sirivatanauksorn Y a kol. Multi-Pass Arrival Time Correction in Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometry for Imaging and Shotgun Lipidomics. ACS Meas Sci Au. 2025;5(1):109–19.
- Berthias F, Cooper-Shepherd DA, Holck FHV, Langridge JI, Jensen ON. Full Separation and Sequencing of Isomeric Proteoforms in the Middle-Down Mass Range Using Cyclic Ion Mobility and Electron Capture Dissociation. Anal Chem. 2023;95(29):11141–8.
- Su Y, Zhao B, Zhang L, Shen B, Guo C, Xiao H a kol. Quantitative Analysis of Phosphorothioate Isomers in CRISPR sgRNA at Single-Residue Resolution Using Endonuclease Digestion Coupled with Liquid Chromatography Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometry (LC/cIMS). Anal Chem. 2025;97(4):2223–31.
- Cournoyer JJ, Pittman JL, Ivleva VB, Fallows E, Waskell L, Costello CE a kol. Deamidation: Differentiation of aspartyl from isoaspartyl products in peptides by electron capture dissociation. Protein Science. 2005;14(2):452–63.
- Kjeldsen F, Haselmann KF, Budnik BA, Jensen F, Zubarev RA. Dissociative capture of hot (3–13 eV) electrons by polypeptide polycations: an efficient process accompanied by secondary fragmentation. Chem Phys Lett. 2002;356(3):201–6.
- Cooper-Shepherd D. Comprehensive Biotherapeutic Characterization Enabled by Electron Capture Dissociation on the SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS Mass Spectrometer. Waters Application Note. 2025;720008287.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
In-Depth Versatile Characterization of Aspartic Acid Isomers via a Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometry (cIMS)
2021|Waters|Postery
In-Depth Versatile Characterization of Aspartic Acid Isomers via a Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometry (cIMS) Samantha Ippoliti1; Brad J. Williams1, Dale Cooper-Shepherd2, Ying Qing Yu1, Weibin Chen1, Barbara Sullivan1, James I. Langridge2 1Waters Corporation, Milford, MA, USA; 2Waters Corporation, Wilmslow,…
Klíčová slova
asp, aspisoasp, isoaspcims, cimsmobility, mobilitytmab, tmabims, imscyclic, cyclicspecies, speciesvia, viahdms, hdmspeptides, peptidesaspartic, asparticbiotherapeutic, biotherapeuticion, iontryptic
Electron Capture Dissociation in Combination With High Performance Cyclic Ion Mobility Separation for Detailed Protein Studies
2024|Waters|Aplikace
Application Note Electron Capture Dissociation in Combination With High Performance Cyclic Ion Mobility Separation for Detailed Protein Studies Dale Cooper-Shepherd Waters Corporation This is an Application Brief and does not contain a detailed Experimental section. Abstract Electron capture dissociation (ECD)…
Klíčová slova
mobility, mobilitycyclic, cyclicdissociation, dissociationcapture, captureprotein, proteinelectron, electronstudies, studiesdetailed, detailedcombination, combinationseparation, separationecd, ecdion, ionions, ionsperformance, performancehigh
Identification of Amino Acid Isomers Using Electron Capture Dissociation in the Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF System
2024|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Biopharma Identification of Amino Acid Isomers Using Electron Capture Dissociation in the Agilent 6545XT AdvanceBio LC/Q-TOF System Authors Rachel Franklin and Joseph Meeuwsen Agilent Technologies, Inc. Abstract Accurately determining the amino acid sequence is crucial for understanding a…
Klíčová slova
fragmentation, fragmentationexd, exdisoasp, isoaspleu, leuecd, ecdile, ileelectron, electronisobaric, isobaricexdviewer, exdvieweramino, aminoside, sidecell, cellchain, chainreallyisodelightflk, reallyisodelightflktof
Structural Characterization of Multiple GLP-1 Receptor Agonists using Electron Capture Dissociation
2025|Agilent Technologies|Postery
Poster Reprint ASMS 2025 Poster number WP 603 Structural Characterization of Multiple GLP-1 Receptor Agonists using Electron Capture Dissociation Rachel Franklin1; Julie Horner-Buxton2; Joseph C. Meeuwsen1; Thomas E. Walker3; Mike Hare1 1Agilent Technologies, Inc., Corvallis, OR; 2Agilent Technologies, Santa Clara,…
Klíčová slova
exdviewer, exdviewerfragmentation, fragmentationamino, aminoisoaspartate, isoaspartateecd, ecdmodification, modificationsequence, sequenceacids, acidsevidence, evidencedeconvolution, deconvolutionvisualizing, visualizingfragment, fragmentisomeric, isomericionscore, ionscoredissociation