一种用于抗体类治疗分子质量计算的开源框架
2023年6月16日
本文介绍了使用软件应用程序 mAbScale 来计算基于单克隆抗体的蛋白质治疗药物的质量。
对于大分子蛋白质而言，精确质量计算的难点在于测量过程中相关的质量亏损。因此，只能测得其平均质量。微小的元素质量差异可能逐渐累积，导致单克隆抗体等大型治疗性分子出现显著的质量偏差。
我们的工具明确解决了基于抗体的治疗药物（如单克隆抗体、双特异性抗体和抗体药物偶联物）在质量一致性计算方面的挑战。在商业生物制药研发领域的研究人员通常依赖手动计算，或使用不依赖与外部服务器通信的工具。由于涉及专有信息，现有工具要么需要授权许可，要么在设计时未充分考虑生物制药研发的具体需求。
Mabscale 为用户和开发者提供了友好的界面以及可灵活扩展的开源框架。它支持维护多种版本的元素质量及修饰列表，并允许共享列表以确保计算结果的一致性。该代码可通过内部服务器或基于云的部署在企业范围内共享，同时通过受控访问保护专有信息。
首先，通过双击可执行文件的图标来打开软件程序。在单列下方的文本框中输入重链和轻链序列，序列中不得包含任何空格。对于双特异性抗体，需在双列下方第二组文本框中添加额外的重链或轻链序列。
对于具有相同重链和轻链的单克隆抗体，请将这些框留空。如果存在重链末端环化和C端截短的变体，请勾选相应的复选框。将化学修饰（包括抗体药物偶联物的连接子和有效载荷）添加到重链和轻链的化学修饰框中，使用氯化钙等元素组成表示。
这些修饰将添加到相应的蛋白质亚基或肽链上。在标记为“二硫键总数”的文本框中，填写蛋白质分子中二硫键的总数。根据还原程度，将未还原重链二硫键的数量填入“未还原重链二硫键”文本框中，将未还原轻链二硫键的数量填入“未还原轻链二硫键”文本框中。
如果单克隆抗体的轻链上存在糖基化，请勾选“轻链发生糖基化”复选框。点击“浏览”按钮，为输出文件夹文本框选择一个输出文件夹，并在“Excel 文件（无扩展名）”文本框中输入输出文件名（不要包含文件扩展名）。然后点击“提交”按钮。
屏幕上将显示一条质量计算报告已创建的消息，输出文件可在用户指定的文件夹中找到。该应用程序将自动关闭。本表汇总了多种单克隆抗体的化学组成、计算质量、实测质量及质量误差。
选择了一种市售的单克隆抗体标准品，以代表具有相同重链、相同轻链以及在Fc区含有一个N-连接糖基化位点的传统单克隆抗体。此外，还选用了具有额外轻链N-连接糖基化位点的单克隆抗体、双特异性单克隆抗体以及抗体药物偶联单克隆抗体，以拓展应用范围。计算质量与实测质量之间的微小质量误差均在正常可接受的质量误差范围内，表明计算质量准确可靠。
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概述
本文介绍了使用软件应用程序 mAbScale 计算基于单克隆抗体的蛋白治疗药物质量的方法。该文探讨了对大型蛋白分子（特别是单克隆抗体）进行精确质量计算所面临的挑战。
关键研究组成部分
科学领域
- 生物制药开发
- 蛋白质治疗剂
- 质谱分析
背景
- 精确的质量测定对于大分子蛋白质至关重要。
- 质量缺陷问题会导致质量计算出现偏差。
- 现有工具通常需要许可证，或无法满足特定的生物制药需求。
- 目前常采用人工计算，效率较低。
研究目的
- 提供一种用于单克隆抗体质量计算的可靠工具。
- 提高抗体类药物研发过程中的准确性。
- 消除因涉及专有信息而对外部服务器的依赖。
使用的方法
- mAbScale 软件应用程序的开发。
- 大分子蛋白质中质谱偏差问题的分析。
- 与现有质谱计算工具的比较。
- 聚焦生物制药研发中的用户需求。
主要结果
- mAbScale 可为单克隆抗体提供精确的质量计算。
- 该工具针对生物制药行业面临的特定挑战而设计。
- 与手动计算相比，它可减少质量测量中的差异。
- 用户无需依赖外部服务器即可保持数据机密性。
结论
- mAbScale 是生物制药研发领域研究人员的一种重要工具。
- 它提高了治疗性蛋白质质量计算的准确性。
- 该软件满足行业特定需求，提升了工作效率。
常见问题
行业高管相关性
准确计算基于抗体的治疗药物的分子量对于验证分子身份和结构完整性在生物制药研发的各个阶段至关重要。mAbScale 开源框架满足了无需依赖外部服务器或专有软件即可实现安全、可重复和可扩展的分子量计算的需求。该功能直接支持在关键的发现和开发转折点上的分析严谨性以及产品管线的信心。
生物制药研发中的策略性应用
早期发现与靶点验证
- 能够通过与理论质量值比对，精确验证治疗性蛋白质的身份。
- 支持对功能靶点验证的结构完整性进行评估。
- 通过定量分析质量修饰和变体，有助于降低机制性风险。
筛选与检测方法开发
- 标准化单克隆抗体、双特异性抗体及偶联抗体的质量计算工作流程。
- 确保不同团队间分析结果的可重复性和可追溯性。
- 为后续筛选和表征分析提供经过验证的质量数据。
转化与临床前研究
- 将质谱测量结果与法规和转化生物标志物要求相统一。
- 保持从发现到临床前验证全过程分析标准的一致性。
- 降低因未检出的质量差异导致后期研发失败的风险。
流程与工作流整合
mAbScale 框架可整合到从早期发现到先导物识别及临床前开发的分析全流程中。
- 发现生物学：为假设检验和通路验证提供可靠的质谱确认。
- 筛选：提供标准化、定量的质谱输出，用于检测准备和化合物评估。
- 分析：生成可重复的质谱误差指标，用于比较实验值与理论值。
- 转化研究：利用经过验证的质谱数据支持生物标志物比对及监管文档准备。
- 企业级复用：提供可跨安全内部基础设施部署的模块化、可共享平台。
运营与企业影响
- 科学价值：提高治疗性蛋白质表征的预测可信度，降低不确定性。
- 操作价值：实现标准化、可重复性，并保障专有序列的安全处理。
- 战略价值：通过最小化分析风险，提升决策质量与资本使用效率。
- 组合影响：支持基于风险调整的抗体类资产优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备蛋白质序列分析和质谱数据解读的专业知识。
- 需要兼容的计算基础设施，以支持在桌面端或内部服务器上部署。
- 要求跨团队统一元素质量及修饰列表的标准。
- 支持适配多种抗体形式及化学修饰类型。
- 仅限于质量计算，不能替代实验性质谱验证。
