Metabolite Identification of Complex Cyclic Peptides Using WebMetabase, Ion Mobility-Enabled DIA, and Product Ion Confirmation

Význam tématu

V oblasti farmaceutického výzkumu a vývoje je klíčové sledovat metabolické osudy peptidických léčiv odvozených ze složitých cyklických struktur. Peptidy s modifikovanými zbytky a cyklizacemi nabízejí příznivé farmakokinetické vlastnosti, ale jejich analýza vyžaduje specializované metody, schopné detekovat a charakterizovat množství možných metabolitů.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl demonstrovat výkonný pracovní postup pro identifikaci metabolitů komplexních cyklických peptidů za použití datově nezávislého akvizičního režimu doplněného o iontovou mobilitu a potvrzení produktních iontů. Jako modelové sloučeniny byly zvoleny daptomycin, dalbavancin a lanreotide, jejichž metabolizmus byl sledován v simulovaném střevním prostředí.

Použitá metodika a instrumentace

Pro chromatografii a hmotnostní spektrometrii byly použity:

• UPLC systém ACQUITY I-Class PLUS s kolonou Peptide BEH C18 300 Å, 1,7 µm, 60 °C
• MS systém Vion IMS QTof s ESI ionizací a režimy HDMSE a HS-MS/MS
• Softwarové nástroje UNIFI 1.9 SR4 s API, Mass-MetaSite a WebMetabase pro automatické zpracování dat
• QuanRecovery vials s MaxPeak HPS pro minimalizaci nespecifických ztrát

Chromatografické podmínky zahrnovaly gradient 2–60 % B za 7 minut při průtoku 0,5 mL/min. MS parametry zahrnovaly sběr v rozsahu 50–2000 m/z, kolizní energie 4 eV a rampu 15–70 eV pro vysokoenergetický kanál.

Hlavní výsledky a diskuse

Byla detekována mírná až střední katabolická aktivita u všech testovaných peptidů. Daptomycin vykázal po 300 minutách více než 60% přeměnu na primární produkty hydrolýzy, zatímco dalbavancin a lanreotide zůstaly stabilnější (<10 % přeměny). Iontová mobilita poskytla dodatečnou selektivitu pro oddělení blízce příbuzných látek a umožnila stanovení přesných hodnot CCS pro sledování metabolitů. Použití PICS zvýšilo kvalitu produktních spekter tím, že izolovalo fragmentační data pro specifické driftové časy.

Přínosy a praktické využití metody

Integrovaný přístup spojující DIA s iontovou mobilitou a CCS měření značně zrychluje a zpřesňuje identifikaci metabolitů komplexních peptidů. Automatizované workflow ve WebMetabase umožňuje rychlou revizi dat a selekci pravděpodobných struktur metabolitů, což je klíčové pro DMPK a QA/QC procesy.

Budoucí trendy a možnosti využití

V budoucnu lze očekávat širší využití databází CCS hodnot pro kvalitativní i kvantitativní účely, integraci umělé inteligence pro predikci metabolitických drah a vysokoprůchodové screeningové platformy spojující iontovou mobilitu s paralelními analýzami. Rozvoj nízkovazebných materiálů přispěje k ještě lepší reprodukovatelnosti výsledků.

Závěr

Prezentovaný pracovní postup potvrzuje účinnost kombinace iontové mobility, HDMSE a produktní iontové konfirmace v rámci komplexní analýzy katabolismu cyklických peptidů. Výsledná metoda nabízí vysokou selektivitu, spolehlivost a flexibilitu pro farmaceutický výzkum.

Reference

1. Radchenko T. a kol. Software-Aided Approach to Investigate Peptide Structure and Metabolic Susceptibility of Amide Bonds in Peptide Drugs Based on High Resolution Mass Spectrometry, PLoS ONE, 2017, 12(11):e0186461.
2. Kirk J. a kol. Using Mass-MetaSite and WebMetabase to Process HDMSE Data Acquired on the Vion IMS QTof Mass Spectrometer, Waters Application Note, 2018.
3. Sharma R. a kol. In Vitro Metabolism of GLP-1 Derived Metabolites in Mouse and Human Hepatocytes, Drug Metab Dispos, 2013;41(12):2148–57.
4. Wrona M. D. a kol. Somatostatin Analogue Catabolite Screening and Identification Using Vion IMS QTof with WebMetabase, Waters Application Note, 2019.
5. d’Costa V. M. a kol. Inactivation of the Lipopeptide Antibiotic Daptomycin by Hydrolytic Mechanisms, Antimicrob Agents Chemother, 2012;56(2):757–64.
6. An Overview of the Principles of MSE, Waters White Paper, 720004036EN.
7. Tomczyk N. a kol. High Definition Data Directed Analysis, Waters Application Note, 720004737EN.
8. Pringle S. D. a kol. An Investigation of the Mobility Separation of Peptide and Protein Ions Using a Hybrid Quadrupole/Travelling Wave IMS/oa-ToF Instrument, Int J Mass Spectrom, 2007;261(1):1–12.