Overview of LC-MS Quantitative Solutions for Biotherapeutic Analysis

Význam tématu

Quantitativní analýza bioterapeutik hraje klíčovou roli v každé fázi vývoje biologických léčiv. Díky citlivým LC-MS metodám lze monitorovat koncentrace proteinových i peptidových léčiv v komplexních matricích, sledovat farmakokinetiku, bezpečnost a účinnost. Moderní přístupy maximalizují citlivost, selektivitu a produktivitu, což vede k rychlejší optimalizaci výrobních procesů i předklinických a klinických studií.

Cíle a přehled článku

Článek představuje soubor workflow řešení založených na instrumentaci SCIEX pro kvantifikaci velkých biomolekul (monoklonálních protilátek, konjugátů, peptidů, oligonukleotidů). Klíčovým cílem je ukázat, jak kombinace imunopurifikace, mikro- a analytického průtoku, diferenciální mobility a vysokého rozlišení posouvá limity citlivosti, přesnosti a dynamického rozsahu.

Použitá instrumentace

• SCIEX Triple Quad 6500+ a QTRAP 6500+
• M5 MicroLC systém a OptiFlow Turbo V zdroj
• SelexION® Differential Mobility Separation
• SCIEX X500B QTOF a TripleTOF® systémy
• Software PeakView®, MultiQuant™, ProteinPilot™

Použitá metodika

• Imunoadsorpční purifikace na magnetických částicích s následnou LC-MRM analýzou
• Microflow LC pro zvýšení citlivosti při malých objemech biologických vzorků
• Differenciální mobilní spektrometrie (DMS) pro odfiltrování izobarických interferencí
• MRM3 workflow pro dodatečnou selektivitu sledováním sekundárních fragmentů
• HRAMS (High Resolution Accurate Mass) pro kvantifikaci na úrovni prekurzorů ve vysokém rozlišení
• MRMHR – post-acquisition extrakce vysoce specifických fragmentů z MS/MS spekter
• Kvantifikace intact proteinů s dekonvolucí a XIC vybraných nabitých stavů
• SWATH® Acquisition pro komplexní data-independent sekvenování a cílenou kvantifikaci host-cell proteinů

Hlavní výsledky a diskuse

Imunoadsorpční LC-MRM za 5 h přípravy umožnila detekovat trastuzumab v plazmě potkana od 5 ng / mL až po 50 000 ng / mL s lineární odpovědí přes 4 řády.
MicroLC přinesla zlepšení S/N signálu 3-5× a LLOQ 1 ng / mL pro trastuzumab emtansine v malých objemech myší krve.
DMS významně potlačila matrixní šum u peptidů exenatidu (5 pg / mL) a velkých peptidů, čímž zlepšila citlivost a selektivitu.
MRM3 workflow vyřešilo interferující přechody u isoformy CYP3A5, dosahovalo LLOQ 1,2 fmol na kolonu s nízkou variabilitou.
HRAMS na TripleTOF a X500B QTOF umožnil přesnou kvantifikaci velmi bohatých peptidů (RTP004) s LLOQ 15,6 ng / mL.
MRMHR ukázalo výhodu post-acquisition výběru fragmentů pro oligonukleotidy, kde původní silné ionty vykazovaly šum, ale méně intenzivní fragmenty byly vysoce selektivní.
Intaktní proteiny se pyšní rychlým workflow imunokaptury, HRAMS analýzou a dekonvolucí signálu glykoform, s lineárním rozsahem 100–50 000 ng / mL.
SWATH®-based D.I.A. workflow poskytuje reprodukovatelné kvantifikace host-cell proteinů napříč fázemi purifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Maximální citlivost a selektivita v komplexních biologických matricích
• Rychlé a robustní workflow vhodné pro high-throughput testy (>200 vzorků/den)
• Možnost kvantifikovat proteiny, ADC, peptidy i oligonukleotidy na jednom platformě
• Snížení maticového rušení a metodické náročnosti při optimálním časovém rozlišení

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem bude integrace pokročilé iontové mobility (TIMS), rozšířená SWATH-based D.I.A. analýza pro globální biomarkerové studie a automatizované inteligentní extrakce dat s umělou inteligencí. Kombinace multi-omics přístupů a škálovatelných mikro-LC automatizací přispěje k personalizované medicíně a rychlému vývoji bioterapeutik.

Závěr

Komplexní řešení SCIEX instrumentace a metod poskytují výkonný nástrojový set pro kvantifikaci bioterapeutik. Vysoká citlivost, selektivita, široký dynamický rozsah a modularita workflow podporují nároky výzkumu i průmyslové výroby.

Reference

1. Zhang et al., SCIEX Technical Note (Trastuzumab LC-MRM)
2. Li et al., SCIEX Technical Note (Insulin Aspart)
3. Zhang et al., SCIEX Technical Note (Adalimumab)
4. Xiong et al., SCIEX Technical Note (MicroLC Trastuzumab Emtansine)
5. Baghla et al., SCIEX Technical Note (Desmopressin)
6. Xiong et al., SCIEX Technical Note (MicroLC Trap-Elute)
7. Fedorov et al., SCIEX Technical Note (DMS Peptides)
8. Wachtel et al., SCIEX Technical Note (DMS Peptides)
9. Jonakin et al., SCIEX Technical Note (MRM3 Isoform Analysis)
10. Xiong et al., SCIEX Technical Note (RTP004 HRAMS)
11. Knapman et al., SCIEX Technical Note (Oligonucleotides HRMS)
12. Qiu et al., Bioanalysis 2018 (Intact mAb Data Processing)
13. Jin et al., Bioanalysis 2018 (ADC Quantification)
14. Li et al., SCIEX Technical Note (Intact Protein LC/MS)
15. Xiong et al., SCIEX Technical Note (SWATH HCP Workflow)