Snelle glyco-kwalitatieve beoordeling van recombinante eiwitten met behulp van een volledig geautomatiseerd systeem
28 juni 2024
Eerder werd al een systeem ontwikkeld voor de geautomatiseerde en snelle analyse van glycanen op eiwitten. Dit artikel presenteert het protocol voor "glyco-kwalitatieve analyse", geoptimaliseerd voor een breed spectrum van gebruikers, zoals degenen die zich bezighouden met het analyseren van glycaanstructuren in biofarmaceutica en andere glycoconjugaatmaterialen.
Onze scope is eiwitglycosylering. Glycaanstructuren zijn betrokken bij veranderingen in de stabiliteit en functie van biofarmaceutica, en veel samen met gastheercelsoorten en kweekomstandigheden. In sommige productieomstandigheden kan het tot op zekere hoogte besmet zijn.
Ons doel is om gebruiksvriendelijke tools te maken voor een dergelijke glycaankwalificatie. Meestal LC en massaspectrometrie. Maar voor eenvoudig testen zijn vectorgebaseerde technologieën van toepassing.
Onderzoekers hebben vele soorten lectines beschikbaar met verschillende specificiteiten, en elke lectine bindt zich aan een aantal specifieke glycanen. We kunnen dus glycaanstructuren schatten met behulp van multifunctioneel gebruik van lectine-voor-lectine-eiwit, lectine-ELISA en lectine-microarray. Glycosyleringen komen voor in functionele eiwitten in ons lichaam.
De glycaanstructuur verandert samen met ziekten. Tegenwoordig hebben we verschillende ziektespecifieke glycosylaties gebruikt als diagnostische biomarkers, zoals C99 en FBL3. Er zijn niet alleen nieuwe biomarkerkandidaten ontdekt met behulp van op de volgende generatie gebaseerde technologieën, voor de validatie hebben we een kwalificatiesysteem nodig.
Glyco-kwalificatie is hard werken. We moeten in korte tijd honderden of duizenden getallen analyseren. Er is echter geen systeem om aan de behoeften te voldoen.
Onze analysemethode is de enige met een volledig automatisch meetproces, waardoor de mankracht drastisch wordt verminderd en we in staat zijn om een effectieve validatie uit te voeren. Ons werk is gericht op het verder verbeteren van ons snelle instrument, met name voor kwantitatieve metingen. Hierna verwachten we een uniek diagnostisch instrument te realiseren met een glyco-biomarker panel gemeten door ons multi-detectiesysteem.
Daarom richten we ons op de ontdekking van ziektespecifieke glyco-biomarkers.
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor glyco-kwalitatieve analyse, met de nadruk op de geautomatiseerde en snelle analyse van glycanen op eiwitten. Het doel is om gebruiksvriendelijke hulpmiddelen te bieden voor onderzoekers die glycaanstructuren in biofarmaceutica en glycoconjugaatmaterialen analyseren.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Biofarmaceutica
- Glycobiologie
- Analytische chemie
Achtergrond
- Eiwitglycosylering beïnvloedt de stabiliteit en functie van biofarmaceutica.
- Glycaanstructuren kunnen worden beïnvloed door de gastheersoort en de kweekcondities.
- Allergene glycanen kunnen onder bepaalde omstandigheden producten contamineren.
- Lectine-gebaseerde technologieën zijn beschikbaar voor glycaananalyse.
Doel van de studie
- Om een glyco-kwalificatiesysteem te ontwikkelen voor snelle analyse.
- Om de ontdekking van ziekte-specifieke glycobio-markers te vergemakkelijken.
- Om de mogelijkheden voor kwantitatieve meting bij glycaananalyse te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Lectin-by-lectin blotting
- Lectin ELISA
- Lectin microarray
- Geautomatiseerde meetprocessen
Belangrijkste resultaten
- Ontwikkeling van een volledig geautomatiseerd systeem voor glyco-kwalificatie.
- Vermindering van de benodigde manuren voor glycaananalyse.
- Identificatie van nieuwe biomarkerkandidaten met behulp van lectinetechnologieën.
- Opstelling van een glyco-biomarkerpanel voor diagnostiek.
Conclusies
- Het geautomatiseerde systeem verbetert de efficiëntie van glycaananalyse aanzienlijk.
- Het ondersteunt de validatie van ziekte-specifieke glycosyleringsbiomarkers.
- Toekomstig werk is gericht op het verfijnen van kwantitatieve meetinstrumenten.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directieleden
Snelle en betrouwbare glyco-kwalificatie is essentieel voor biofarmaceutische R&D, aangezien glycaanheterogeniteit direct van invloed is op de stabiliteit, effectiviteit en immunogeniciteit van het product. Het volledig geautomatiseerde lectine-gebaseerde glycaanprofieleringssysteem maakt high-throughput, reproduceerbare beoordeling van glycosylering van recombinant eiwit mogelijk, wat kritische kwaliteitsbewaking en biomarker-validatie ondersteunt. Deze capaciteit versterkt het voorspellende vertrouwen en versnelt de besluitvorming bij cruciale overgangspunten in de ontdekking en ontwikkeling.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt snelle analyse van glycosyleringspatronen mogelijk om structuur-functie-relaties in kandidaateiwitten te verduidelijken.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door het detecteren van glycaanvarianten die de therapeutische prestaties of veiligheid kunnen beïnvloeden.
- Faciliteert portfolio-triage door het verschaffen van glyco-kwalificatiegegevens in een vroeg stadium voor de selectie van kandidaten.
Screening & assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde glycoproteïnesamples voor voor downstream analytische en functionele assays.
- Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve glycaanprofielen om de reproduceerbaarheid en vergelijkbaarheid van assays te waarborgen.
- Maakt schaalbare high-throughput screening van glycosyleringsvarianten over meerdere productiecondities mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijgt glycaanprofilering in lijn met workflows voor de ontdekking en validatie van ziekte-relevante biomarkers.
- Ondersteunt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door een consistente glyco-kwalificatie over verschillende studies heen mogelijk te maken.
- Vermindert het translationele risico door glycaanstructuren te bevestigen die relevant zijn voor effectiviteits- en veiligheidseindpunten.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit geautomatiseerde systeem voor glycaanprofilering kan worden geïntegreerd in de biofarmaceutische pijplijn, van vroege ontdekking tot preklinisch onderzoek, waardoor analytische en translationele workflows met elkaar worden verbonden.
- Discovery Biology: Maakt high-throughput hypothesetoetsing mogelijk voor glycaan structuur-functie relaties en pathway-analyse.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve glycaan-readouts ter ondersteuning van assay-ontwikkeling en verbindingsevaluatie.
- Analytics: Genereert gestandaardiseerde dotcode-outputs en statistische maten voor robuuste vergelijkingen tussen verschillende condities.
- Translationeel onderzoek: Maakt biomarker-alignement en validatie mogelijk voor ziekterelevante glycoproteïnen.
- Enterprise hergebruik: Biedt een schaalbaar, gebruiksvriendelijk platform dat aanpasbaar is voor diverse eiwit- en biomarkerprojecten.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij glycosylingsanalyse.
- Operationele waarde: Automatiseert en standaardiseert glycaanprofilering, waardoor de reproduceerbaarheid en doorvoer verbeteren.
- Strategische waarde: Versnelt go/no-go-beslissingen en verbetert de kapitaalefficiëntie door snelle kwaliteitsbeoordeling mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van biotherapeutische kandidaten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in glycoscience en de interpretatie van analytische methoden.
- Toegang tot geautomatiseerde instrumentatie en een compatibele analytische infrastructuur is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor de vergelijkbaarheid van gegevens en workflowintegratie.
- Aanpasbaar aan diverse recombinante eiwitsystemen met aanpasbare lectinepanels.
- Langetermijnopslag en reproduceerbaarheid zijn gevalideerd met een variatiecoëfficiënt van <10%.
