Een open-source raamwerk voor massaberekening van op antilichamen gebaseerde therapeutische moleculen

Summary

Dit artikel beschrijft het gebruik van een softwaretoepassing, mAbScale, voor de berekening van massa's voor op monoklonale antilichamen gebaseerde eiwittherapieën.

Abstract

Biotherapeutische massa's zijn een middel om identiteit en structurele integriteit te verifiëren. Massaspectrometrie (MS) van intacte eiwitten of eiwitsubeenheden biedt een eenvoudig analytisch hulpmiddel voor verschillende stadia van biofarmaceutische ontwikkeling. De identiteit van het eiwit wordt bevestigd wanneer de experimentele massa van MS binnen een vooraf gedefinieerd massafoutbereik van de theoretische massa ligt. Hoewel er verschillende computationele tools bestaan voor de berekening van eiwit- en peptidemolecuulgewichten, zijn ze ofwel niet ontworpen voor directe toepassing op biotherapeutische entiteiten, hebben ze toegangsbeperkingen als gevolg van betaalde licenties, of vereisen ze het uploaden van eiwitsequenties naar hostservers.

We hebben een modulaire massaberekeningsroutine ontwikkeld die het mogelijk maakt om eenvoudig de gemiddelde of mono-isotopische massa's en elementaire samenstellingen van therapeutische glycoproteïnen te bepalen, waaronder monoklonale antilichamen (mAb), bispecifieke antilichamen (bsAb) en antilichaam-geneesmiddelconjugaten (ADC). Het modulaire karakter van dit op Python gebaseerde berekeningsraamwerk zal het mogelijk maken om dit platform in de toekomst uit te breiden naar andere modaliteiten zoals vaccins, fusie-eiwitten en oligonucleotiden, en dit raamwerk zou ook nuttig kunnen zijn voor het ondervragen van top-down massaspectrometriegegevens. Door een open-source standalone desktoptoepassing met een grafische gebruikersinterface (GUI) te maken, hopen we de beperkingen rond gebruik in omgevingen te overwinnen waar bedrijfseigen informatie niet kan worden geüpload naar webgebaseerde tools. Dit artikel beschrijft de algoritmen en toepassing van deze tool, mAbScale, op verschillende op antilichamen gebaseerde therapeutische modaliteiten.

Introduction

In de afgelopen twee decennia zijn biotherapeutica geëvolueerd tot een steunpilaar van de moderne farmaceutische industrie. De SARS-CoV2-pandemie en andere levensbedreigende omstandigheden hebben de behoefte aan een snellere en bredere ontwikkeling van biofarmaceutische moleculen verder vergroot ^1,2,3.

Het biotherapeutische molecuulgewicht is van cruciaal belang voor de identificatie van het molecuul, in combinatie met andere analytische tests. De intacte en gereduceerde subeenheidmassa's worden gedurende de hele ontdekkings- ....

Protocol

De workflow op hoog niveau voor mAbScale wordt weergegeven in afbeelding 2. Elke stap heeft meer geavanceerde interne beslissingstakken, lussen en combinatoriek. Een gedetailleerde algoritmische workflow die het berekeningsproces beschrijft, wordt weergegeven in aanvullende figuur 1. De uitvoer van de toepassing wordt opgeslagen in een spreadsheetindeling in de door de gebruiker geselecteerde map. Het uitvoerbestand bestaat uit meerdere afzonderlijke werkbladen, die kunnen worden gecategoriseerd als de gebruikersinvoer, berekeningen van het molecuulgewicht en referenties voor de gemiddelde isotopenmassa-afleidingen (voorb....

Results

Er werden verschillende mAbs geselecteerd om verschillende soorten mAbs te vertegenwoordigen. Er werd een in de handel verkrijgbare mAb-standaard geselecteerd om een conventionele mAb weer te geven met identieke zware ketens, identieke lichte ketens en één N-gebonden glycosyleringsplaats in de Fc-regio. Er werd ook gekozen voor een mAb met een extra lichte keten N-gebonden glycosylering, een bispecifieke mAb en een antilichaam-geneesmiddelconjugaat (ADC) mAb om het gebruik van de toepassing te verbreden. De chemische sam.......

Discussion

mAbScale biedt een intuïtieve gebruikersinterface met de flexibiliteit om de bouwstenen voor massa- en elementaire berekeningen te wijzigen. Van de gebruikers wordt verwacht dat ze een basiskennis hebben van het doelmolecuul om de applicatie te gebruiken, de juiste massa's af te leiden en de resultaten te interpreteren. Het blad met intacte of gereduceerde massa-output kan bijvoorbeeld overweldigend zijn vanwege de vele rijen intacte of gereduceerde massa's, aangezien de standaard glycaandatabase 88 N-gebonden glycanen b.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acquity UPLC system	Waters Corp., Milford, MA	N/A	Modular system
Antibody-drug conjugate (ADC)	GlaxoSmithKline	N/A	Proprietory molecule
BEH 200 SEC column	Waters Corp., Milford, MA	176003904
Bispecific mAb	GlaxoSmithKline	N/A	Proprietory molecule
Byos	Protein Metrics, Cupertino, CA	https://proteinmetrics.com/byos/ Version 4.5
GPMAW	GPMAW	http://www.gpmaw.com/
LC-MS grade water	Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA	W6-1
mAb standard	Waters Corp., Milford, MA	186009125	Waters Humanized mAb Mass Check Standard
mAbScale	GlaxoSmithKline	Apache License, Version 2.0
Xevo G2 Q-TOF mass spectrometer	Waters Corp., Milford, MA	N/A	Modular system