Advanced host cell protein (HCP) analysis with TIMS QTOF MS powers biopharmaceutical development

Význam tématu

Bioterapeutika včetně monoklonálních protilátek vyžadují přísnou kontrolu zbytkových HCP, které mohou ovlivnit stabilitu, imunogenicitu a regulační soulad přípravku.

Cíle a přehled studie

Cílem je ukázat využití inovativní kombinace TIMS QTOF MS s PASEF pro rychlou a citlivou analýzu HCP v procesu vývoje biopharma výroby.

Použitá metodika a instrumentace

• Trapped ion mobility spectrometry (TIMS) na přístroji timsTOF Pro (Bruker).
• Parallel Accumulation–Serial Fragmentation (PASEF) pro vysokou rychlost MS/MS (>100 Hz).
• Chromatografie: nanoLC pro hluboké pokrytí a Evosep One pro rychlé screeningové metody.
• Přístupy: 1D- a 2D-LC, data-dependent acquisition (DDA), data-independent acquisition (DIA, diaPASEF).

Hlavní výsledky a diskuse

Použití PASEF umožnilo identifikovat až několik set HCP při hluboké analýze (210 min), a přesto detekovat přes 50 proteinů při 21minutovém gradientu s 1 % FDR. TIMS zvyšuje rozlišení a poskytuje kolizní průřez (CCS) jako další parametr pro ověření správnosti identifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Nespecifická detekce nízkokoncentrovaných HCP jednotlivě.
• Možnost fingerprintingu šarží a sledování procesních změn.
• Vysoká citlivost a rychlost vhodná pro rutinní QC i pro vývoj procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj diaPASEF, pokročilých softwarových nástrojů pro dekonvoluci DIA dat a integrace s UHPLC povede k dalšímu zrychlení a automatizaci workflow. Další zvyšování dynamického rozsahu a rozšíření mobilitních technologií otevře nové aplikace v biomarkerovém výzkumu.

Závěr

Kombinace TIMS QTOF MS s PASEF představuje efektivní nástroj pro detailní i rychlý screening HCP, podporuje regulační požadavky na CQA v biopharmaceutickém průmyslu.

Reference

1. Therapeutic Product R&D – Market Trends, Pharm Tech, 2017.
2. Ecker DM, Jones SD, Levine HL, The therapeutic monoclonal antibody market, MAbs, 2015, 7:9-14.
3. Fischer SK et al., Specific Immune Response to Phospholipase B-Like 2 Protein, AAPS J, 2017, 19(1):254-263.
4. Richter W et al., Refolding, purification, and characterization of human recombinant PDE4A constructs, Protein Expr Purif, 2000, 19(3):375-383.
5. Siew A, Impurity Testing of Biologic Drug Products, BioPharm International, 2018, 31(2):14-19.
6. Huang L et al., A novel sample preparation for shotgun proteomics characterization of HCPs in antibodies, Analytical Chemistry, 2017, 86:5436-5444.
7. Reisinger V et al., A mass spectrometry-based approach to host cell protein identification, Anal Biochem, 2014, 463:1-6.
8. Bache N et al., A novel LC system embeds analytes in pre-formed gradients for rapid proteomics, Mol Cell Proteomics, 2018.
9. Meier F et al., Parallel accumulation – serial fragmentation combined with data-independent acquisition (diaPASEF), bioRxiv, 2019, doi:10.1101/656207.