Aquí, presentamos un protocolo completo de electroforesis de zona capilar para la evaluación de la heterogeneidad fisicoquímica intrínseca de los anticuerpos monoclonales como un atributo de calidad.
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Aquí, presentamos un protocolo completo de electroforesis de zona capilar para la evaluación de la heterogeneidad fisicoquímica intrínseca de los anticuerpos monoclonales como un atributo de calidad.
Las proteínas bioterapéuticas, como los anticuerpos monoclonales (mAbs), son alternativas viables para el tratamiento de enfermedades crónico-degenerativas. La actividad biológica de estas proteínas depende de sus propiedades fisicoquímicas. Se ha descrito el uso de técnicas de alta rendimiento como la cromatografía y la electroforesis capilar para el análisis de la heterogeneidad fisicoquímica de los mAbs. Hoy en día, la técnica de electroforesis de zona capilar (CZE) constituye uno de los ensayos más resolutivos y sensibles para el análisis de biomoléculas. Además, la separación electroaccionada en CZE está gobernada por extensas propiedades de la materia y ofrece la ventaja de analizar proteínas cerca de su estado nativo. Sin embargo, la implementación exitosa de esta técnica para el análisis de rutina depende de las habilidades del analista en los pasos críticos durante la preparación de muestras y sistemas. El propósito de este tutorial es detallar los pasos para tener éxito en el análisis CZE de mAbs. Además, este protocolo se puede utilizar para el desarrollo y la mejora de las habilidades del personal involucrado en los laboratorios de química analítica de proteínas.
Los anticuerpos monoclonales (mAb) son proteínas bioterapéuticos con creciente interés debido a su capacidad para actuar contra varias enfermedades crónicas y degenerativas 1. Al igual que otras biomoléculas, mAbs son propensos a someterse a varias modificaciones fisicoquímicas en todas las etapas de su ciclo de vida (es decir, desde la biosíntesis en el producto final). Tales modificaciones incluyen, pero no se limitan a: la desamidación, glicosilación, oxidación, ciclación, isomerización, la agregación y la escisión proteolítica 2. Por lo tanto, se necesitan técnicas analíticas capaces de resolver isoformas intrínsecas para supervisar mAbs heterogeneidad y la estabilidad con el fin de establecer las especificaciones de calidad.
La electroforesis capilar (CE) es una tecnología de separación de alto rendimiento realizado outinside de un tubo de sílice fundida estrecho (rango de micras) lleno de un electrolito de fondo (BGE). Tras la aplicación de un campo eléctrico (hasta 30,000 V), molécula cargadas migran hacia el electrodo con carga opuesta (es decir, la separación electro-driven). El uso de altas tensiones en CE permite análisis rápidos y aumento de la eficiencia, que son superiores a electroforesis en gel clásico. Electroforesis de zona capilar (CZE) es una técnica basada en la CE se utiliza rutinariamente en la industria biofarmacéutica para la evaluación de la calidad del producto 3-9. A diferencia de otros modos de CE (por ejemplo, electroforesis en gel capilar, isoeléctrico capilar de enfoque) o métodos basados en la cromatografía, CZE puede llevarse a cabo sin el uso de desnaturalizantes o interfaces en fase sólida, lo que permite el análisis de la heterogeneidad inherente de mAbs cerca de su estado nativo 10 . Separación CZE de isoformas de mAb se produce en el interior de un capilar de sílice fundida cubierto con un polímero hidrófilo (capilar neutro) y se basa en su movilidad electroforética diferente, que es gobernado por la carga, la masa, el tamaño y la forma (o volumen hidrodinámico) 11. restos de mAb se detectan cuandose movilizan y pasan a través de la ventana de detección, que es detectado por un detector de ultravioleta (UV) de la absorbancia a 214 nm 4.
La implementación exitosa de esta técnica analítica dependerá de la debida atención a los detalles antes y durante el experimento. Actuar de otra manera se incrementará el costo y el tiempo para llevar a cabo el análisis, en última instancia conduce a la insuficiencia constante y frustración.
A continuación, presentamos una guía paso a paso para llevar a cabo un análisis exitoso de mAb heterogeneidad mediante CZE través de la explicación detallada de la preparación de soluciones y muestras, la preparación del sistema de la CE, los métodos de instrumentos creados, la adquisición de datos, y el procesamiento. Para el propósito de este tutorial, un factor de necrosis antitumoral recombinante alfa totalmente humano (anti-TNF) mAb se utiliza como modelo de proteína; Sin embargo, este protocolo se puede personalizar fácilmente para el análisis de otras proteínas considerando breves modificaciones. UNdicionalmente, una serie de recomendaciones para mitigar los posibles problemas se proponen. Se invita al lector a seguir estrictamente el protocolo propuesto, como la probabilidad de tener éxito se incrementará.
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1. Preparación de soluciones
Preparación 2. Muestra
3. Preparación de Sistema CE.

Figura 1: Posición y el nivel de llenado de viales universales en las bandejas de entrada y de salida de amortiguación. Llenar los niveles: 1/1 = 1.400 l, 3/4 = 1.300 l y 1/2 = 1000 l. Abreviaturas: W = agua, HCl = ácido clorhídrico 0,1 M. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
4. Métodos de configuración del instrumento
| programa de tiempo método acondicionado | |||||||
| Tiempo (min) | Evento | Valor | Duración | vial de entrada | vial de salida | Resumen | comentarios |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 1.0 min | BI: C1 | BO: C1 | Adelante | HCl 0,1 M |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 2.0 min | BI: B1 | BO: C1 | Adelante | Agua |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 10,0 min | BI: E1 | BO: C1 | Adelante | BGE |
| 0.00 | Separada - Tensión | 15.0 KV | 10,0 min | BI: D1 | BO: D1 | 0,17 rampa Min, polaridad normal | Separar |
| 10.00 | Enjuague - Presión | 2758 mbar | 10,0 min | BI: E1 | BO: C1 | Adelante | BGE |
| 20.01 | Espere | - | 0.0 min | BI: A1 | BO: A1 | - | consejos de enjuague |
| Ejecución del programa de tiempo método | |||||||
| Tiempo (min) | Evento | Valor | Duración | vial de entrada | vial Outlet | Resumen | comentarios |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 1.0 min | BI: C1 | BO: C1 | Adelante, Entrada / Salida inc vial 6 | HCl 0,1 M |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 2.0 min | BI: B1 | BO: C1 | Adelante, Entrada / Salida inc 6 vial | Agua |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 4,0 min | BI: E1 | BO: C1 | Adelante, Entrada / Salida inc vial 6 | BGE |
| - | Inyectar - Presión | 34 mbar | 20.0 seg | SI: A1 | BO: B1 | Anular, Adelante | inyección de la muestra |
| - | Espere | - | 0,4 min | BI: A1 | BO: A1 | Entrada / Salida inc vial 6 | consejos de lavado |
| 0 | Separada - Tensión | 15.0 KV | 30,0 min | BI: D1 | BO: D1 | 0,17 rampa mínima, polaridad normal, de entrada / salida inc vial 6 | La separación de la muestra |
| 0,5 | Cero automático | - | - | - | - | - | - |
| 30.01 | Deja de datos | - | - | - | - | - | - |
| 30.02 | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 2.0 min | BI: B1 | BO: C1 | Adelante, Entrada / Salida inc vial 6 | Agua |
| 32.03 | Espere | - | 0.0 min | BI: A1 | BO: A1 | Entrada / Salida inc vial 6 | consejos de enjuague |
| 32.04 | Fin | - | - | - | - | - | Fin |
| programa de tiempo método shutdown | |||||||
| Tiempo (min) | Evento | Valor | Duración | vial de entrada | vial de salida | Resumen | comentarios |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 1.0 min | BI: E6 | BO: E6 | Adelante | HCl 0,1 M |
| - | Enjuague - Presión | 2068 mbar | 6,0 min | BI: F6 | BO: F6 | Adelante | Agua |
| - | Lámpara - Off | - | - | - | - | - | - |
| - | Espere | - | 0.0 min | BI: A1 | BO: A1 | - | consejos de enjuague |
Tabla 1: acondicionado, correr y programas de tiempo de apagado.
5. Adquisición de Datos y Procesamiento
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La Figura 2 muestra el perfil de corriente eléctrica típica de un EACA 200 mM, acetato de litio 30 mM, pH 4,8 BGE con muestra de anti-TNFa mAb diluido con tampón de Tris (50 mM, pH 8,0). Como se puede observar, la corriente es estable durante todo el análisis y puede oscilar entre los valores de 30 a 35 mu. Figura 3 muestra el electroferograma CZE de una muestra en blanco en el que el pico detectado se corresponde con el patrón interno de histamina. Se e...
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En este tutorial, destacamos la importancia de las prácticas adecuadas cuando se realizan los análisis de CZE de anticuerpos monoclonales con el fin de aumentar la probabilidad de tener éxito. Sin embargo, cuando se utiliza CZE de forma rutinaria, los problemas surgen inevitablemente 12.
Para obtener los mejores resultados, es importante seguir las notas que se incluyeron durante todo el protocolo, ya que ayudarán al analista para superar y resolver problemas de pasos difíciles. U...
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Los autores Carlos E. Espinosa-de la Garza, Rodolfo D. Salazar-Flores, Néstor O. Pérez, Luis F. Flores-Ortiz y Emilio Medina-Rivero son empleados de Probiomed S.A. de C.V., que desarrolla, fabrica y comercializa productos biosimilares. Todos los autores están involucrados en el desarrollo de productos biosimilares para Probiomed.
Los autores agradecen a Wiley por el permiso concedido para usar los conceptos de la siguiente publicación para este tutorial. Carlos E. Espinosa-de la Garza, Francisco C. Perdomo-Abúndez, Jesús Padilla-Calderón, Jaime M. Uribe-Wiechers, Néstor O. Pérez, Luis F. Flores-Ortiz, Emilio Medina-Rivero: Análisis de anticuerpos monoclonales recombinantes por electroforesis de zona capilar. Electroforesis. 2013. 34. 1133-1140. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Este trabajo contó con el apoyo de CONACyT, México, 230551.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ácido acético glacial | Tecsiquim | AT0035-7 | |
| Ácido clorhídrico de grado ACS | J.T. Baker | 9535-05 | |
| Dihidrocloruro de histamina | Fluka | 53300 | |
| (Hidroxipropil) metilcelulosa | Fluka | 09963 | |
| Acetato de litio | Sigma-Aldrich | 517992 | |
| Ácido 6-aminocaproico | Sigma-Aldrich | A2504 | |
| eCAP Tampón Tris, 50,0 mM, pH 8 | Beckman Coulter | 477427 | |
| PA 800 Plus Sistema de análisis farmacéutico | Beckman Coulter | A66528 | |
| eCAP Capilar neutro | Beckman Coulter | 477441 | |
| vial, micro, 200 y micro; l | Beckman Coulter | 144709 | |
| Tapas de viales universales | Beckman Coulter | A62250 | |
| Viales universales | Beckman Coulter | A62251 | |
| Cable, óptica, UV/Vis | Beckman Coulter | 144093 | |
| Módulo detector UV/Vis | Beckman Coulter | Kit | |
| , en blanco | Beckman Coulter |
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