Name: Een open-source raamwerk voor massaberekening van op antilichamen gebaseerde therapeutische moleculen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-16T13:20:00.000+00:00
Duration: 4 min 24 s
Description: Leer nauwkeurige massaberekening voor antilichaam-gebaseerde therapeutica met het open-source mAbScale-raamwerk. Deze software verbetert de efficiëntie in biopharmaceutische ontwikkeling door betrouwbare resultaten zonder externe servers.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs bedanken Robert Schuster voor zijn hulp bij de verificatie van de gegevens.

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 (voorbeelduitvoer wordt gegeven in aanvullende tabellen). De werkbladen voor gebruikersinvoer bevatten de eiwitaminozuursequenties en andere informatie die door de gebruiker is ingevoerd, gemiddelde elementaire massa's en glycaanmassa's, die worden gebruikt om de elementaire samenstelling en verschillende molecuulgewichten te berekenen. De berekeningsbladen van het molecuulgewicht bevatten de chemische samenstelling van verschillende vormen, de gereduceerde massa met en zonder glycosylering en chemische modificatie, en de intacte massa met en zonder glycosylering en chemische modificatie. Bladen met halve antilichaammassa's worden automatisch gegenereerd als de gebruiker twee verschillende HC's en/of twee verschillende LC's invoert op de gebruikersinvoerpagina, aangezien half-antilichamen primaire onzuiverheden zijn die moeten worden geïdentificeerd en gekwantificeerd ten opzichte van het gewenste heterodimeer. De broncode voor mAbScale is toegankelijk via de volgende repository: https://github.com/kkhatri99/mAbScale.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65298/65298fig02.jpg"> Figuur 2: Overzicht van de stappen die betrokken zijn bij de berekening van elementaire samenstellingen en massa's met behulp van de applicatie. Kleurcodering kan worden gebruikt om te koppelen aan de processtroom die wordt beschreven in aanvullende figuur 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65298/65298fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
1. De mAbscale-applicatie openen
<ol><li>Open de softwaretoepassing door te dubbelklikken op het pictogram voor het uitvoerbare bestand.</li>
</ol>2. Sequentie-invoer
<ol><li>Voer de reeksen met zware en lichte ketens in de respectievelijke tekstvakken gemarkeerd met 1 zonder spaties in.<ol><li>Voeg voor bsAbs extra zware of lichte kettingen toe in de tweede set tekstvakken gemarkeerd met 2. Laat 2 blanco voor mAbs met identieke zware kettingen en lichte kettingen.</li>
		<li>Vink de selectievakjes N-Terminal Cyclization en/of C-Terminal Clipping aan, als deze varianten van zware kettingklemmen van toepassing zijn.</li>
		<li>Voeg eventuele chemische modificaties, inclusief linker en payload voor ADC-moleculen, toe aan de tekstvakken Heavy Chain Chem Mod en/of Light Chain Chem Mod .<ol><li>Specificeer wijzigingen als elementaire samenstellingen, zoals CaCl2. De modificatie wordt toegevoegd aan de betreffende eiwitsubeenheid of -keten. OPMERKING: Een chemische samenstelling kan ook worden afgetrokken van een subeenheid of keten door de elementaire samenstelling te laten voorafgaan door een -teken. Bijvoorbeeld, -H2O zal een watermolecuul aftrekken van de samenstelling en massa van de subeenheid.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>3. Specificatie van het aantal disulfidebindingen
<ol><li>Geef het aantal disulfidebindingen in de eiwitmoleculen op in het tekstvak met het totale aantal disulfiden.</li>
	<li>Voer het aantal niet-gereduceerde HC-disulfiden in het tekstvak Ongereduceerde HC-disulfiden in en het aantal niet-gereduceerde LC-disulfiden in het tekstvak Niet-gereduceerde LC-disulfiden , afhankelijk van de mate van reductie (volledig versus gedeeltelijk). OPMERKING: De gereduceerde massaanalyse van mAb-subeenheden omvat de reductie/scheiding van de disulfide-gekoppelde zware en lichte ketens.</li>
	<li>Als er glycosylering aanwezig is op de lichte mAb-keten, vink dan het selectievakje Lichte keten is geglycosyleerd aan.</li>
</ol>4. De uitvoermap instellen en de applicatie uitvoeren
<ol><li>Klik op de knop Bladeren om een uitvoermap te selecteren voor het tekstvak Uitvoermap .</li>
	<li>Voer de naam van het uitvoerbestand in zonder bestandsextensie (wordt automatisch opgeslagen als .xlsx) in het tekstvak Excel-bestand (geen ext). </li>
	<li>Klik op de knop Verzenden om de aanvraag te starten. Het uitvoerbestand is te vinden in de daarvoor bestemde map. OPMERKING: De elementaire massa's en de lijst met glycanen kunnen worden aangepast door respectievelijk de gescheiden tekstbestanden Element_Mass.csv (Supplementary Coding File 1) en Glycan.csv (Supplementary Coding File 2) te bewerken. Deze bestanden moeten in dezelfde map worden geplaatst als het uitvoerbare bestand mAbScale.exe (Supplementary Coding File 3) om door de toepassing te kunnen worden uitgevoerd. De applicatie wordt automatisch gesloten na één uitvoering. De gebruiker zal de app opnieuw moeten starten als een tweede berekening nodig is.</li>
</ol>

Een op Python gebaseerde tool voor nauwkeurige massaberekening van biotherapeutische entiteiten

<ol><li>Reichert, J. M., Valge-Archer, V. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+trends+for+monoclonal+antibody+cancer+therapeutics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Drug+Discovery%22%5BJournal%5D)">Development trends for monoclonal antibody cancer therapeutics.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 6 (5), 349-356 (2007).</li>
<li>Kintzing, J. R., Filsinger Interrante, M. V., Cochran, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+strategies+for+developing+next-generation+protein+therapeutics+for+cancer+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Pharmacological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Emerging strategies for developing next-generation protein therapeutics for cancer treatment.</a> Trends in Pharmacological Sciences. 37 (12), 993-1008 (2016).</li>
<li>Wang, M. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SARS-CoV-2%3A+Structure%2C+biology%2C+and+structure-based+therapeutics+development%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Cellular+and+Infection+Microbiology%22%5BJournal%5D)">SARS-CoV-2: Structure, biology, and structure-based therapeutics development.</a> Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 10, 587269(2020).</li>
<li>ICH Q8 (R2) Pharmaceutical Development - Scientific Guideline. European Medicines Agency. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.ema.europa.eu/en/ch-q8-r2-pharmaceutical-development-scientific-guideline">https://www.ema.europa.eu/en/ch-q8-r2-pharmaceutical-development-scientific-guideline</a> (2018).</li>
<li>Donnelly, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Best+practices+and+benchmarks+for+intact+protein+analysis+for+top-down+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Best practices and benchmarks for intact protein analysis for top-down mass spectrometry.</a> Nature Methods. 16 (7), 587-594 (2019).</li>
<li>Gadgil, H. S., Pipes, G. D., Dillon, T. M., Treuheit, M. J., Bondarenko, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+mass+accuracy+of+high+performance+liquid+chromatography%2Felectrospray+ionization+time-of-flight+mass+spectrometry+of+intact+antibodies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+for+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Improving mass accuracy of high performance liquid chromatography/electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry of intact antibodies.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 17 (6), 867-872 (2006).</li>
<li>Beck, A., Sanglier-Cianférani, S., Van Dorsselaer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biosimilar%2C+biobetter%2C+and+next+generation+antibody+characterization+by+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Biosimilar, biobetter, and next generation antibody characterization by mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 84 (11), 4637-4646 (2012).</li>
<li>Camperi, J., Goyon, A., Guillarme, D., Zhang, K., Stella, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-dimensional+LC-MS%3A+the+next+generation+characterization+of+antibody-based+therapeutics+by+unified+online+bottom-up%2C+middle-up+and+intact+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Multi-dimensional LC-MS: the next generation characterization of antibody-based therapeutics by unified online bottom-up, middle-up and intact approaches.</a> Analyst. 146 (3), 747-769 (2021).</li>
<li>Liu, H., May, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disulfide+bond+structures+of+IgG+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22mAbs%22%5BJournal%5D)">Disulfide bond structures of IgG molecules.</a> mAbs. 4 (1), 17-23 (2012).</li>
<li>Jakes, C., Füssl, F., Zaborowska, I., Bones, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+analysis+of+biotherapeutics+using+protein+a+chromatography+coupled+to+orbitrap+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Rapid analysis of biotherapeutics using protein a chromatography coupled to orbitrap mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 93 (40), 13505-13512 (2021).</li>
<li>Robotham, A. C., Kelly, J. F. Chapter 1 - LC-MS characterization of antibody-based therapeutics: Recent highlights and future prospects. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRobotham%2C+AC+%22Approaches+to+the+Purification%2C+Analysis+and+Characterization+of+Antibody-Based+Therapeutics%22">Approaches to the Purification, Analysis and Characterization of Antibody-Based Therapeutics</a>. Matte, A. , Elsevier. Amsterdam, the Netherlands. 1-33 (2020).</li>
<li>Valeja, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unit+mass+baseline+resolution+for+an+intact+148+kDa+therapeutic+monoclonal+antibody+by+fourier+transform+ion+cyclotron+resonance+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Unit mass baseline resolution for an intact 148 kDa therapeutic monoclonal antibody by fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 83 (22), 8391-8395 (2011).</li>
<li>Fornelli, L., Ayoub, D., Aizikov, K., Beck, A., Tsybin, Y. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Middle-down+analysis+of+monoclonal+antibodies+with+electron+transfer+dissociation+orbitrap+fourier+transform+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Middle-down analysis of monoclonal antibodies with electron transfer dissociation orbitrap fourier transform mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 86 (6), 3005-3012 (2014).</li>
<li>Berglund, M., Wieser, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isotopic+compositions+of+the+elements+2009+%28IUPAC+Technical+Report%29%5BTitle%5D)+AND+%22Pure+and+Applied+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Isotopic compositions of the elements 2009 (IUPAC Technical Report).</a> Pure and Applied Chemistry. 83 (2), 397-410 (2011).</li>
<li>Wang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Ame2012+atomic+mass+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Physics+C%22%5BJournal%5D)">The Ame2012 atomic mass evaluation.</a> Chinese Physics C. 36 (12), 1603-2014 (2012).</li>
<li>Peri, S., Steen, H., Pandey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GPMAW--A+software+tool+for+analyzing+proteins+and+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biochemical+Sciences%22%5BJournal%5D)">GPMAW--A software tool for analyzing proteins and peptides.</a> Trends in Biochemical Sciences. 26 (11), 687-689 (2001).</li>
<li>Tipton, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+intact+protein+isoforms+by+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Analysis of intact protein isoforms by mass spectrometry.</a> The Journal of Biological Chemistry. 286 (29), 25451-25458 (2011).</li>
<li>De Leoz, M. L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((interlaboratory+study+on+glycosylation+analysis+of+monoclonal+antibodies%3A+Comparison+of+results+from+diverse+analytical+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+%26+Cellular+Proteomics%22%5BJournal%5D)">interlaboratory study on glycosylation analysis of monoclonal antibodies: Comparison of results from diverse analytical methods.</a> Molecular & Cellular Proteomics. 19 (1), 11-30 (2020).</li>
<li>Cymer, F., Beck, H., Rohde, A., Reusch, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+monoclonal+antibody+N-glycosylation+-+Structure%2C+function+and+therapeutic+potential%5BTitle%5D)+AND+%22Biologicals%22%5BJournal%5D)">Therapeutic monoclonal antibody N-glycosylation - Structure, function and therapeutic potential.</a> Biologicals. 52, 1-11 (2018).</li>
<li>Baker, P. R., Trinidad, J. C., Chalkley, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+site+localization+scoring+integrated+into+a+search+engine%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+%26+Cellular+Proteomics%22%5BJournal%5D)">Modification site localization scoring integrated into a search engine.</a> Molecular & Cellular Proteomics. 10 (7), (2011).</li>
<li>Chalkley, R. J., Clauser, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+site+localization+scoring%3A+Strategies+and+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+%26+Cellular+Proteomics%22%5BJournal%5D)">Modification site localization scoring: Strategies and performance.</a> Molecular & Cellular Proteomics. 11 (5), 3-14 (2012).</li>
</ol>

Deze software wordt uitgebracht onder de Apache 2.0-licentie. Copyright (2022) van GlaxoSmithKline Research & Development Limited. Alle rechten voorbehouden. Gelicentieerd onder de Apache-licentie, versie 2.0 (de "Licentie"); u mag dit bestand alleen gebruiken in overeenstemming met de Licentie. U kunt een kopie van de Licentie verkrijgen op http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0. Tenzij vereist door de toepasselijke wetgeving of schriftelijk overeengekomen, wordt software die onder de Licentie wordt gedistribueerd gedistribueerd op een "as is"-basis, zonder garanties of voorwaarden van welke aard dan ook, expliciet of impliciet. Zie de Licentie voor de specifieke taal die van toepassing is op toestemmingen en beperkingen onder de Licentie. L.C. is een werknemer van GlaxoSmithKline (GSK). T.H. en K.K. ontwikkelden deze software als werknemers van GSK en zijn nu partners van respectievelijk Merck en Moderna.

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...

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- en ontwikkelingscyclus gebruikt als onderdeel van controlestrategieën die gericht zijn op het handhaven van de kwaliteit, zoals beschreven in het QTPP (Quality Target Product Profile)4.
Analytische ontwikkeling in de biofarmaceutische industrie is sterk afhankelijk van massametingen voor intacte massa-analyse en diepe karakterisering met behulp van peptidemapping of multi-attribute method (MAM) monitoring. Centraal in deze technieken die gebruik maken van moderne massaspectrometrieplatforms (MS) staat de mogelijkheid om nauwkeurige massametingen (HR/AM) met hoge resolutie te leveren. De meeste HR/AM-instrumenten leveren massanauwkeurigheden in het bereik van 0,5-5 ppm, die schalen met het massabereik. Het vermogen om massa's nauwkeurig te meten voor intacte grote moleculen maakt de snelle en betrouwbare identificatie van therapieën met grote moleculen mogelijk. Aangezien de isotopenresolutie niet kan worden bereikt onder typische experimentele omstandigheden voor grote moleculen (>10 kDa), moeten de gemiddelde massa's worden berekend voor vergelijking en identificatie 5,6.
Een typisch intact of subeenheid eiwitmassaspectrum vertegenwoordigt het algemene proteoforme profiel, dat samengestelde informatie bevat over de verschillende moleculaire vormen die het gevolg zijn van posttranslationele modificaties (PTM) en eventuele verschillen in de primaire structuur, zoals clips of sequentievarianten. Het relatief eenvoudige en hoge doorvoerkarakter van deze metingen maakt ze aantrekkelijk voor karakterisering en als controlemechanismen tijdens het proces 7,8. Data-analyse voor deze experimenten vereist meestal dat de gebruiker de zoekruimte voor moleculaire vormen (bereik van PTM's of andere moleculaire vormen) definieert. Voor geglycosyleerde eiwitten wordt deze zoekruimte grotendeels bepaald door glycoforme heterogeniteit. Combinaties van meerdere PTM's, disulfidebindingsconfiguraties en andere variaties langs de primaire structuur maken het berekenen van alle mogelijke moleculaire vormen een vervelende taak. Daarom is de handmatige berekening van de mogelijke moleculaire vormen een tijdrovend en tijdrovend proces met een grote kans op menselijke fouten.
Hier presenteren we een massaberekeningstool die is ontwikkeld rekening houdend met de belangrijkste kenmerken van biotherapeutische moleculen, zoals mAbs, bsAbs, ADC's, enz. De tool maakt het mogelijk om eenvoudig zoekruimtevariabelen op te nemen voor de consistente berekening van massa's en elementaire samenstellingen. Het modulaire karakter van deze tool zal het mogelijk maken om deze verder te ontwikkelen en toe te passen op massaberekening en massa-matching voor andere modaliteiten.
De GUI-module stelt de gebruiker in staat om de invoer voor de massaberekening te specificeren, zoals weergegeven in figuur 1; In het bijzonder voert de gebruiker aminozuursequenties van één letter in voor lichte en zware antilichaamketens. Veelvoorkomende modificaties voor zware keten N-terminale cyclisatie en C-terminale lysineclipping zijn opgenomen als selectievakjes. Verder kan de chemische formule/elementaire samenstelling worden opgeteld/afgetrokken van deze eiwitketens via het respectievelijke Chem Mod-tekstvak . Dit geeft de gebruiker de flexibiliteit om een elementaire samenstelling toe te voegen die meerdere posttranslationele modificaties of een kleine molecuullading bevat in het geval van een ADC. Aangezien de meeste therapeutische mAbs zijn ontworpen om de glycosyleringsplaatsen in de lichte keten te verwijderen, wordt glycosylering in de lichte keten optioneel gelaten en kan deze worden gespecificeerd met behulp van een selectievakje op de GUI.
Een typische variatie op intacte massa-analyse voor antilichamen is een verminderde subeenheidmassa-analyse, waarbij de lichte keten wordt losgemaakt van de zware keten door de disulfidebindingen tussen de ketens te verminderen. Afhankelijk van de sterkte van het gebruikte reductiemiddel kunnen de disulfidebindingen binnen de keten al dan niet worden gesplitst. De gebruikers hebben de flexibiliteit om het totale aantal disulfidebindingen in te voeren, afhankelijk van het IgG-subtype of in het geval van een cysteïne-geconjugeerde ADC9.
De applicatie berekent massa's op een bottom-up manier, waarbij eerst de elementaire samenstellingen worden berekend voor de individuele zware ketens en lichte ketens. Vervolgens wordt rekening gehouden met zware keten (HC) N-terminale cyclisatie Lys-clipping door de berekende elementaire samenstellingen aan te passen. Eventuele gespecificeerde chemische modificaties worden vervolgens toegepast op de zware en/of lichte kettingen. Afhankelijk van het type analyse en de door de gebruiker gespecificeerde disulfidebindingspatronen, wordt het aantal waterstofatomen aangepast voor de twee polypeptideketens. De geglycosyleerde HC en lichte keten (LC) (optioneel) massa's worden berekend op basis van de input van de gebruiker. Ten slotte worden meerdere HC- en LC-massa's gecombineerd en worden de disulfidebindingsnummers automatisch bijgewerkt voor de berekening van de intacte massa.
Bij grotere moleculen, zoals intacte eiwitten, kunnen mono-isotopische massa's niet worden gemeten vanwege het additieve massadefect bij gebruik van massaspectrometers met een typisch oplossend vermogen. In plaats daarvan worden nominale of gemiddelde massa's gemeten of gerapporteerd 5,10,11,12,13. De gemiddelde elementaire massa's kunnen variëren op basis van de bron die wordt gebruikt voor de samengestelde massa's14,15. Hoewel de verschillen in elementaire massa's klein kunnen zijn, kunnen ze oplopen tot significante waarden voor berekeningen van het molecuulgewicht van grote moleculen. De gemiddelde elementaire massa's die standaard in de softwaretoepassing worden gebruikt, worden weergegeven in aanvullende tabel 1. Voor gereguleerde omgevingen zoals het biofarmaceutische onderzoeks- en ontwikkelingsveld (R&D) is het belangrijk om consistente molecuulmassa's te behouden, omdat veranderingen in massa's veranderingen in de moleculaire entiteit kunnen impliceren tijdens regelgevende deponeringen. Om consistentie in het gebruik van elementaire massa's mogelijk te maken, is een woordenboek van elementaire massa's bij de softwaretool opgenomen als een door komma's gescheiden waarde (csv) tekstbestand: Element_Mass.csv (Supplementary Coding File 1). Evenzo is een samengestelde lijst van glycaansamenstellingen opgenomen die typisch zijn voor mAbs: Glycaan.csv (Supplementary Coding File 2). Beide bestanden worden opgeslagen op dezelfde maplocatie als een uitvoerbare toepassing en kunnen door de gebruiker worden gewijzigd om een specifieke elementaire massalijst of glycaanbibliotheek te gebruiken.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65298/65298fig01.jpg"> Figuur 1: GUI-interface voor de mAbScale-applicatie. De GUI-module stelt de gebruiker in staat om de invoer voor de massaberekening te specificeren. De gebruiker voert aminozuursequenties van één letter in voor de lichte en zware antilichaamketens. Veelvoorkomende modificaties voor de zware-keten N-terminale cyclisatie en C-terminale lysineclipping zijn opgenomen als selectievakjes. Chemische formules/elementaire samenstellingen kunnen worden opgeteld/afgetrokken via het respectievelijke Chem Mod-tekstvak . <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65298/65298fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>Acquity UPLC system&nbsp;</td><td>Waters Corp., Milford, MA</td><td>N/A</td><td>Modulair systeem</td></tr><tr><td>Antibody-drug conjugate (ADC)</td><td>GlaxoSmithKline</td><td>N/A</td><td>Gepatenteerd molecuul</td></tr><tr><td>BEH 200 SEC kolom&nbsp;</td><td>Waters Corp., Milford, MA</td><td>176003904</td><td></td></tr><tr><td>Bispecifiek mAb</td><td>GlaxoSmithKline</td><td>N/A</td><td>Gepatenteerd molecuul</td></tr><tr><td>Byos</td><td>Protein Metrics, Cupertino, CA</td><td>https://proteinmetrics.com/byos/ Versie 4.5</td><td></td></tr><tr><td>GPMAW</td><td>GPMAW</td><td>http://www.gpmaw.com/</td><td></td></tr><tr><td>LC-MS grade water&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA</td><td>W6-1</td><td></td></tr><tr><td>mAb standaard&nbsp;</td><td>Waters Corp., Milford, MA</td><td>186009125</td><td>Waters Humanized mAb Mass Check Standard</td></tr><tr><td>mAbScale</td><td>GlaxoSmithKline</td><td>Apache License, versie 2.0&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Xevo G2 Q-TOF massaspectrometer</td><td>Waters Corp., Milford, MA</td><td>N/A</td><td>Modulair systeem</td></tr></tbody></table>

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

An Open-Source Framework for Mass Calculation of Antibody-Based Therapeutic Molecules

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.

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...

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

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

Biotherapeutic masses are a means of verifying identity and structural integrity. Mass spectrometry (MS) of intact proteins or protein subunits provides ...

De uitdaging bij nauwkeurige massaberekening voor grote eiwitmoleculen is het massadefect dat gepaard gaat met de meting. Hierdoor kunnen alleen gemiddelde massa's worden gemeten. Kleine verschillen in elementaire massa kunnen zich ophopen, waardoor aanzienlijke discrepanties ontstaan in grote paratherapeutische moleculen zoals monoklonale antilichamen.Onze tool pakt expliciet de uitdaging aan in de consistente massaberekening voor op antilichamen gebaseerde therapieën, zoals MAP's, bispecifics en antilichaamgeneesmiddelconjugaten. Onderzoekers in de commerciële biofarmaceutische ontwikkelingsruimte moeten vertrouwen op handmatige berekeningen of tools die niet afhankelijk zijn van communicatie met externe servers vanwege de betrokkenheid van bedrijfseigen informatie. Bestaande tools vereisen een licentie of zijn niet gebouwd met het oog op de specifieke behoeften van biofarmaceutische ontwikkeling.MapScale biedt een gebruiksvriendelijke interface en een aanpasbaar open source framework voor gebruikers en ontwikkelaars. Het ondersteunt het onderhouden van meerdere versies van elementaire massa's en wijzigingslijsten, en maakt het delen van lijsten mogelijk om consistentie in berekeningen te behouden. De code kan op bedrijfsniveau worden gedeeld met behulp van interne servers of cloudgebaseerde implementatie met gecontroleerde toegang om bedrijfseigen informatie te beschermen.

an-open-source-framework-for-mass-calculation-antibody-based

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemie

In this video, we demonstrate the use of mass photometry to study antigen-antibody interactions in a flow chamber. The focused light scatters differently based on the mass of the molecules. A detector collects the scattered light and generates the interference pattern as spots of varied intensities, which correlate with the molecular masses.

Mass Photometry to Study Antigen-Antibody Interactions on a Single-Molecule Level

Een werkwijze wordt beschreven visuele begeleiding voor het uitvoeren schaalbare, high throughput selecties van faagweergegeven combinatoriële synthetische antilichaam bibliotheken tegen honderden antigenen tegelijkertijd. Met behulp van deze parallelle aanpak, hebben we geïsoleerd antilichaam fragmenten die een hoge affiniteit en specificiteit vertonen voor diverse antigenen die functioneel in standaard immunoassays zijn.

Schaalbare High Throughput Selectie Van faagweergegeven Synthetische Antibody Bibliotheken

Dit protocol beschrijft de productie van een therapeutisch antilichaam in een zoogdier expressiesysteem. De beschreven werkwijzen omvatten bereiding van vector-DNA, transfectie en stabiele serumvrije adaptatie van humane embryonische nier 293 cellijn opgezet van grootschalige kweken en zuiveren met behulp van affiniteitschromatografie.

Laboratoriumschaal Productie en zuivering van een therapeutisch antilichaam

Viral afkomstige peptiden gekoppeld aan antilichaam-geconjugeerde (ACs) is een aanpak die wint dynamiek als gevolg van het potentieel van het leveren van moleculaire payloads met verhoogde tumor cel accumulatie. Gebruik makend van gemeenschappelijke methoden voor evaluatie van peptide conjugatie, AC en lading intracellulaire accumulatie en tumor gericht op, helpt dit protocol onderzoekers tijdens de cruciale eerste ontwikkelingsfasen.

Eerste beoordeling van antilichaam-geconjugeerde bewerkt met virale afkomstige peptiden voor verhoging van cellulaire accumulatie en verbetering van de Tumor gericht op

Hier beschrijven we een eencellige proteomic aanpak om te evalueren van immuun fenotypische en functionele (intracellulaire cytokine inductie) veranderingen in het perifere bloedmonsters geanalyseerd via massale cytometry.

Eencellige analyse van Immunophenotype en Cytokine productie in perifere bloed via massale Cytometry

Integratie van een cyclopropeen derivaat van lysine in antilichamen kan de sitespecifieke, snelle en efficiënte koppeling van tetrazine-bevattende moleculen voor het genereren van geconjugeerde antilichaam-drug.

Genetische codering van een niet-canonieke aminozuur voor de generatie van antilichaam-Drug conjugaten door een snel Bioorthogonal reactie

We beschrijven hier protocollen voor de analyse en visualisatie van de structuur en de Grondwet van hele antilichaam repertoires. Het gaat hierbij om de overname van grote sequenties van antilichaam RNA met behulp van de volgende generatie sequencing.

Identificatie van muis en menselijk antilichaam Repertoires door Next-Generation Sequencing

Deze studie was gericht op het presenteren van een strategie voor het identificeren van drug-peptide interacties. De strategie omvat het biopanning van drug-herkennende korte peptiden op basis van een kwarts-kristal microbalans (QCM) biosensor, gevolgd door bioinformatica analyse voor het kwantitatief beoordelen van de informatie verkregen voor de drugherkenning en annotatie van de drug-bindende sites op eiwitten.

Biosensor-gebaseerde high throughput biopanning en bioinformatica analyse strategie voor de wereldwijde validatie van drug-eiwit interacties

Hier presenteren we een methode om verbindingen te identificeren die het ADCC-mechanisme moduleren, een belangrijk kankerceldodend mechanisme van antitumorantilichamen. Het cytotoxische effect van NK-cellen wordt gemeten in sferoïden van borstkankercellen in aanwezigheid van Trastuzumab. Beeldanalyse identificeert levende en dode killer- en doelcellen in sferoïden.

Kwantificering van antilichaamafhankelijke cellulaire cytotoxiciteit in een tumorsferoïde model: aanvraag voor ontdekking van geneesmiddelen

Conformationele flexibiliteit speelt een cruciale rol in de eiwit-functie. Hierin beschrijven we het gebruik van tijdsopgeloste electrospray ionisatie massaspectrometrie gekoppeld met waterstof deuterium ruil voor het sonderen van de snelle structurele veranderingen die functie rijden besteld en ontvouwen eiwitten.

Tijdsgeresolveerde elektrosprayionisatie waterstof-deuterium Exchange Massaspectrometrie voor het bestuderen van Protein Structure en Dynamics

Leer nauwkeurige massaberekening voor antilichaam-gebaseerde therapeutica met het open-source mAbScale-raamwerk. Deze software verbetert de efficiëntie in biopharmaceutische ontwikkeling door betrouwbare resultaten zonder externe servers.

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

Meer video's verkennen