Thermo Scientific Q Exactive hybrid quadrupole-Orbitrap mass spectrometers with ZipChip system

Význam tématu

Kapilární elektroforéza spojená s elektrosprayovou ionizací a vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií představuje moderní řešení pro rychlou a citlivou analýzu biotechnologických vzorků. V biopharmaceutické praxi je klíčová charakterizace intactních protilátek, jejich konjugátů, subjednotek a peptidů s vysokou přesností hmotnostního určení. Technologie CE/ESI-MS doplňuje klasické LC-MS metody a umožňuje snížit spotřebu vzorku, zkrátit dobu analýzy a zvýšit rozlišovací schopnost při zachování přesnosti a citlivosti.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem představené studie je demonstrovat výkon platformy Thermo Scientific Q Exactive (Plus, HF, HF-X) vybavené BioPharma volbou a propojené s mikrô-fluidním systémem ZipChip od 908 Devices. Metodika je ověřena na následujících scénářích:

• analýza intactních monoklonálních protilátek (mAb) v různých stavích (native, částečně i plně denaturované),
• separace a identifikace lysinových variant protilátek (např. infliximab),
• stanovení poměru drug-to-antibody (DAR) u konjugátů protilátka-lék (ADC) jako Trastuzumab Emtansine,
• rozklad protilátek na podjednotky (IdeS digest + redukce) a jejich hmotnostní charakterizace,
• CE-MS/MS mapování peptidů s cílem dosáhnout vysoké sekvenční pokrytí.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Q Exactive Plus, Q Exactive HF, Q Exactive HF-X hybridní kvadrupól-Orbitrap MS s BioPharma volbou,
• ZipChip Interface (autododatčová i manuální verze) a spotřební kartuše ZipChip (HS, HR, sady pro proteiny, peptidy, metabolity),
• software Thermo Scientific BioPharma Finder pro zpracování dat a dekonvoluční algoritmy (Respect, Xtract).

Hlavní výsledky a diskuse

• Intactní mAb podmínky: Analýza trastuzumabu je dokončena do 3 minut s rozlišením hlavních glykoform (G0F/G0F, G0F/G1F, G1F/G1F) s přesností 1–7 ppm.
• Separace lysinových variant infliximabu umožňuje baseline rozlišení 0–2 Lys odštěpů během 6 minut a identifikaci tří hlavních glykoform s chybou <10 ppm.
• ADC analýza Trastuzumab Emtansine probíhá do 1 minuty, spotřeba vzorku v řádu pg–ng, stanovení průměrného DAR odpovídá literatuře.
• Subjednotky (IdeS digest + redukce) jsou separovány do 3 minut, identifikovány lehký řetězec, Fd' a Fc/2 fragmenty včetně lysinových variant s monoisotopovou přesností <5 ppm.
• Peptidové mapování: CE-MS/MS analýza za 10 minut poskytuje >98 % sekvenční pokrytí pro lehký a těžký řetězec při injekci 1 ng vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazně zkrácený čas analýzy (1–10 minut) ve srovnání s tradičními LC-MS postupy.
• Minimální spotřeba vzorku (pg–ng), vhodné pro vzácné či drahé biologické materiály.
• Schopnost analyzovat různé konformace a modifikace protilátek včetně glykoform a Lys clipping.
• Jednoduchá příprava vzorku bez nutnosti rozsáhlé derivační úpravy.
• Integrované oprogramování umožňuje automatickou dekonvoluci a přesnou kvantifikaci.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na jiné třídy biologických léčiv (proteiny s vyšší molekulovou hmotností, peptidové konjugáty).
• Automatizace a vysokopropustné platformy pro rutinní kontrolu kvality (QA/QC) v bioprodukci.
• Prohloubené profilování proteoform a glykoproteinů s využitím pokročilých datových analýz.
• Integrace s dalšími separačními technikami a online multi-omics přístupy.

Závěr

Platforma CE/ESI-MS založená na ZipChip a Q Exactive Orbitrap MS nabízí efektivní, rychlou a citlivou alternativu či doplněk k LC-MS metodám při analýze intactních protilátek, jejich konjugátů, subjednotek i peptidů. Vysoké rozlišení, přesnost hmotnostního stanovení a nízká spotřeba vzorku podporují široké uplatnění v biopharmaceutickém výzkumu a výrobě.

Reference

V dokumentu nejsou uvedeny žádné specifické literární reference.