O fluido de cultura de células colhidas do biorreator automatizado de microescala é purificado usando cromatografia líquida de proteína rápida (FPLC), como observado na Figura 1 e os atributos críticos de qualidade de proteínas purificadas (CQAs) foram caracterizados por vários métodos analíticos a jusante. Este é um benefício chave do sistema automatizado do microbioreactor; as diferenças nas CQAs podem ser rapidamente avaliadas através de uma vasta gama de condições. Dados de N-glycan de mAbs produzidos por CHO que são processados por espectrometria de massas devem aparecer como os cromatogramas mostrados na Figura 2. A figura retrata uma comparação entre dois cromatogramas mostrando que o pico de manose 5 (M5) de uma amostra é consideravelmente menor. Se apenas uma linha de base barulhenta for observada em vez de picos, isso pode significar que a configuração da cromatografia está defeituosa ou que o procedimento não é bem-sucedido. Usando controles, a solução de problemas pode ser simplificada. Primeiramente, avalie os picos de FLR da escada do dextrano; Estes picos indicam que o sistema cromatográfico está a funcionar correctamente. Em seguida, compare os picos obtidos experimentalmente com aqueles obtidos de um padrão de mAb intacto processado. Se os picos da norma estiverem visíveis, mas não forem identificados picos de amostra, as amostras de mAb não foram processadas corretamente. Isto pode ser devido ao SDS ou à presença nucleófilo no amortecedor que interfere com a rotulagem e a purificação do N-glycan.
SEC-MALS pode ser usado para avaliar mais duas CQAs: o perfil de agregação e o peso molecular do anticorpo. Um cromatograma representativo da SEC-MALS é comparável ao mostrado na Figura 3. A distribuição de massa molecular e o peso molecular absoluto foram determinados utilizando-se o software requerido com um coeficiente de extinção de 1,37 mL * (mg * cm)-1 e um DN/dc de 0,185 ml/g. Como a chamada de pico e definindo a linha de base no software é realizada manualmente, os resultados podem variar ligeiramente de usuário para usuário. O peso molecular absoluto do monomérico IgG1 da Figura 3 é 1,504 x 105 da ± 0,38% (azul) e o complexo de ordem superior é de 7,799 x 105 da ± 3,0% (vermelho). A polidispersão dos agregados é muito maior do que a do monómero, como indicado pela distribuição de massa molar vermelha do pico 1 (Figura 3). A pequena quantidade de amostra e a importância da agregação como CQA fazem desta técnica uma ferramenta analítica complementar altamente valiosa para o sistema automatizado de microbioreatores.
O resultado de mCZE é um electropherogram, tal como na Figura 4, que mostra o perfil da variação da carga para um anticorpo monoclonal. O perfil é uma assinatura única para a proteína que está sendo investigada e é altamente sensível ao pH de operação. Também visível é um pico de corante livre à esquerda do perfil variante de carga. Ao estabelecer um pH de funcionamento, há alguma discrição ao operador para equilibrar a resolução e o sinal; Além disso, o operador deve garantir uma boa separação do pico de corante livre que migra em ~ 30 s. A amostra pode ser dessalinada após a rotulagem para remover este pico, embora isso leva a uma perda significativa no sinal. Uma vez que um pH de funcionamento é estabelecido, os perfis da amostra podem ser comparados. Embora geralmente consistentes, mudanças na eficiência de rotulagem ou diferenças em excipientes podem levar a pequenas diferenças na migração de uma amostra e o perfil de variante de carga fazendo eletroferogramas difícil de comparar diretamente. Em vez disso, o método de comparação é geralmente baseado nas porcentagens de espécies básicas, principais e ácidas. Neste caso, as diferenças relativas tão pequenas quanto 1-2% podem ser identificadas usando mCZE.
O consumo de aminoácidos pode ser monitorado para determinar se a depleção está causando alterações nas CQAs. Os leituras do cromatograma do espectrómetro maciço podem ser usados para avaliar a criação bem sucedida de uma curva da calibração para a quantificação absoluta dos ácidos aminados em amostras cruas dos meios do biorreator. A Figura 5 retrata dois cromatogramas de íons totais (TIC) e um cromatograma íon extraído (xic) como resultados representativos durante este processo. Na Figura 5a, o TIC mostrado retrata o sinal de fundo do sistema de buffer como apenas um espaço em branco de água foi injetado. Figura 5 B RETRATA um TIC representativo do padrão de aminoácidos onde, quando comparado com a água em branco, pequenos picos que correspondem às espécies de aminoácidos individuais podem ser observados (como a lisina em 7,96 minutos). Para integrar o pico e facilitar a quantificação da área de pico (e, portanto, a concentração), o XIC é usado onde apenas o sinal de uma "janela de massa cromatograma" definida é exibida. Dependendo da sensibilidade do instrumento e da qualidade da separação cromatográfica, a janela de massa ideal terá que ser determinada pelo usuário. Neste exemplo (Figura 5C), o Xic de lisina (m/z = 147,1144) com uma janela de massa de 10 ppm é mostrado onde lisina no padrão de aminoácidos elutos fora da coluna em 8, 3 minutos.

Figura 1 . Cromatograma representativo do esquema de purificação utilizando a técnica de cromatografia líquida de proteína rápida (FPLC). As fases do método de purificação correspondentes ao volume (mL) são rotuladas ao longo do eixo x. A absorvância UV a 280 nm (mAU eixo y, linha sólida) é monitorada durante todo o ciclo de purificação. As impurezas não especificamente ligadas são deslocadas pelo aumento da condutividade (mS/cm y-Axis, linha tracejada) durante a lavagem de sal alto. o anticorpo é eluído da coluna da proteína A com a introdução do amortecedor da eluição (conc B, linha pontilhada) quando o pH diminui a 4 (não mostrado). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Um cromatograma de fluorescência representativo obtido a partir de glicanos marcados que são verificados em massa. O eixo x é o tempo de retenção (minutos) enquanto o eixo y é a intensidade do sinal. O pico em 14,94 min representa a glicina mannose 5 (M5), onde uma grande diferença entre a força do sinal M5 pode ser observada entre as duas amostras que são sobrepostas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. Distribuição de peso molecular do anticorpo monoclonal IgG1. Cromatograma de um anticorpo monoclonal IgG1 intacto separado por cromatografia de exclusão de tamanho em 1X PBS (pH 7,4). A absorvência é monitorada em 280 nm (preto; eixo esquerdo) e os detectores de espalhamento de luz e de índice de refração foram utilizados para calcular o peso molecular absoluto de cada pico (vermelho e azul; eixo direito). As espécies de alto peso molecular são indicadas com o pico rotulado como "HMW". Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4 . Perfil variante de carga de um anticorpo monoclonal IgG1. Este electroferograma é gerado em uma plataforma de mcze. Um pico de corante livre migra em ~ 30 s e está bem separado do IgG1. Para a quantificação, os picos foram divididos em espécies básicas, principais e ácidas, utilizando software de análise de dados de instrumentos. A linha vermelha descreve as áreas de pico integradas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. Resultados representativos dos cromatogramas de íon para a análise de aminoácidos de massa baseada em espectrometria de meios de biorreator brutos. O eixo x é o tempo (minutos), enquanto o eixo y é a intensidade do sinal (a) uma água em branco serve como o controle negativo e revela o sinal de fundo observado ao longo do gradiente de cromatografia líquida (B) o 225 pmol/μl aminoácido o padrão é usado aqui como um controle positivo, porque os picos individuais observados neste cromatograma do íon total representam os ácidos aminados diferentes da mistura padrão que está sendo resolvida cromatograficamente (C) um cromatograma extraído representativo do íon para m /z 147,1144, que é lisina. O pico de 7,96 min em B corresponde ao pico de 8, 3 em C de lisina. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.