El fluido de cultivo celular cosechado del biorreactor automatizado a microescala se purifica mediante cromatografía líquida de proteína rápida (FPLC), como se ve en la Figura 1 y los atributos de calidad críticos (CQA) de las proteínas purificadas se caracterizaron por varios métodos analíticos aguas abajo. Este es un beneficio clave del sistema automatizado de microbiorreactores; diferencias en los CQA se pueden evaluar rápidamente en una amplia gama de condiciones. Los datos de N-glicano de mAbs producidos por CHO que son procesados por espectrometría de masas deben aparecer como los cromatogramas mostrados en la Figura2. La figura representa una comparación entre dos cromatogramas que muestran que la mannariza 5 pico (M5) de una muestra es considerablemente menor. Si solo se observa una línea base ruidoso en lugar de picos, esto puede significar que la configuración de la cromatografía es defectuosa o que el procedimiento no es correcto. Con los controles, se puede simplificar la solución de problemas. En primer lugar, evaluar los picos de LAR desde la escalera de dextran; estos picos indican que el sistema cromatográfico funciona correctamente. A continuación, compare los picos obtenidos experimentalmente con los obtenidos de un estándar mAb intacto procesado. Si los picos del estándar son visibles, pero no se identifican picos de muestra, las muestras mAb no se procesaron correctamente. Esto puede deberse a la presencia de SDS o nucleófilos en el tampón que interfiere con el etiquetado y purificación de N-glicano.
SEC-MALS se puede utilizar para evaluar dos CQA más: el perfil de agregación y el peso molecular del anticuerpo. Un cromatograma REPRESENTATIVO SEC-MALS es comparable al que se muestra en la Figura3. La distribución de masa molecular y el peso molecular absoluto se determinaron utilizando el software requerido con un coeficiente de extinción de 1,37 ml*(mg*cm)-1 y un dn/dc de 0,185 ml/g. Como la llamada pico y la configuración de la línea de base en el software se realiza manualmente, los resultados pueden variar ligeramente de un usuario a uno. El peso molecular absoluto de la IgG1 monomérica de la Figura 3 es de 1,504 x 105 Da a 0,38% (azul) y el complejo de orden superior es de 7,799 x 105 Da a 3,0% (rojo). La polidispersidad de los agregados es mucho mayor que la del monómero, comolo indica la distribución de masa molar roja del pico 1 (Figura 3). La pequeña cantidad de muestra e importancia de la agregación como CQA hacen de esta técnica una herramienta analítica complementaria muy valiosa para el sistema automatizado de microbiorreactores.
El resultado de mCZE es un electroferograma, como en la Figura4, que muestra el perfil de variante de carga para un anticuerpo monoclonal. El perfil es una firma única para la proteína que se está investigando y es altamente sensible al pH de funcionamiento. También es visible un pico de tinte libre a la izquierda del perfil de la variante de carga. Al establecer un pH de funcionamiento, hay cierta discreción para el operador de equilibrar la resolución y la señal; además, el operador debe garantizar una buena separación del pico de tinte libre que migra a 30 s. La muestra se puede desalar después del etiquetado para eliminar este pico, aunque esto conduce a una pérdida significativa de señal. Una vez que se establece un pH de funcionamiento, se pueden comparar los perfiles de muestra. Aunque generalmente son consistentes, los cambios en la eficiencia del etiquetado o las diferencias en los excipientes pueden conducir a pequeñas diferencias en la migración de una muestra y el perfil de la variante de carga haciendo que los electroferogramas sean difíciles de comparar directamente. En su lugar, el método de comparación se basa generalmente en los porcentajes de especies básicas, principales y ácidas. En este caso, se pueden identificar diferencias relativas tan pequeñas como 1-2% utilizando mCZE.
El consumo de aminoácidos se puede controlar para determinar si el agotamiento está causando cambios en los CQA. Las lecturas de cromatogramas del espectrómetro de masas se pueden utilizar para evaluar la creación exitosa de una curva de calibración para la cuantificación absoluta de aminoácidos en muestras de medios biorreactores crudos. La Figura 5 muestra dos cromatogramas iónicos totales (TIC) y un cromatograma iónico extraído (XIC) como resultados representativos durante este proceso. En la Figura 5A, el TIC mostrado representa la señal de fondo del sistema de búfer como sólo se inyectó un espacio en blanco de agua. Figura 5 B representa un TIC representativo del estándar de aminoácidos donde, en comparación con el agua en blanco, se pueden observar pequeños picos que corresponden a las especies de aminoácidos individuales (como la lisina a 7,96 minutos). Para integrar el pico y facilitar la cuantificación del área pico (y por lo tanto la concentración), se utiliza el XIC donde sólo se muestra la señal de una "ventana de masa de cromatograma" definida. Dependiendo de la sensibilidad del instrumento y la calidad de la separación cromatográfica, la ventana de masa óptima tendrá que ser determinada por el usuario. En este ejemplo (Figura5C), se muestra el XIC de lisina (m/z a 147.1144) con una ventana de masa de 10 ppm donde la lisina en el aminoácido estándar eluye la columna a 8.03 minutos.

Figura 1 . Cromatografía representativa del esquema de purificación utilizando la técnica de Cromatografía Líquida de Proteína Rápida (FPLC). Las fases del método de purificación correspondientes al volumen (ml) se etiquetan a lo largo del eje X. La absorbancia UV a 280 nm (eje YAU, línea sólida) se controla a lo largo del ciclo de purificación. Las impurezas no específicamente unidas se desplazan por el aumento de la conductividad (eje y mS/cm, línea discontinua) durante el Lavado de Sal Alto. se muestra). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2. Cromatograma de fluorescencia representativo obtenido a partir de glicanos etiquetados verificados en masa. El eje x es tiempo de retención (minutos) mientras que el eje Y es la intensidad de la señal. El pico a 14,94 min representa el glicano Mannose 5 (M5), donde se puede observar una gran diferencia entre la intensidad de la señal M5 entre las dos muestras que están superpuestas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3. Distribución del peso molecular del anticuerpo monoclonal IgG1. Cromatografía de un anticuerpo monoclonal IgG1 intacto separado por cromatografía de exclusión de tamaño en 1x PBS (pH7.4). La absorbancia se monitorea a 280 nm (negro; eje izquierdo) y se utilizaron detectores de dispersión de luz e índice de refracción para calcular el peso molecular absoluto de cada pico (rojo y azul; eje derecho). Las especies de alto peso molecular están indicadas con el pico etiquetado como "HMW". Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4 . Perfil de variante de carga de un anticuerpo monoclonal IgG1. Este electroferograma se genera en una plataforma mCZE. Un pico de tinte libre migra a 30 s y está bien separado del IgG1. Para la cuantificación, los picos se dividieron en especies básicas, principales y ácidas utilizando software de análisis de datos de instrumentos. La línea roja describe las áreas de pico integradas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5. Resultados representativos de los cromatogramas iónicos para el análisis de aminoácidos basados en espectrometría de masas de medios biorreactores crudos. El eje X es el tiempo (minutos) mientras que el eje Y es la intensidad de la señal (A) Un espacio en blanco de agua sirve como el control negativo y revela la señal de fondo observada en el transcurso del gradiente de cromatografía líquida (B) El aminoácido de 225 pmol/L estándar se utiliza aquí como un control positivo, ya que los picos individuales observados en este cromatograma iónico total representan los diferentes aminoácidos de la mezcla estándar que se resuelve cromatográficamente (C) Un cromatograma iónico extraído representativo para m /z 147.1144, que es lisina. El pico de 7,96 min en B corresponde al pico 8,03 en Do de lisina. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.