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- 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.
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 . Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 (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.
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. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
1. De mAbscale-applicatie openen
- Open de softwaretoepassing door te dubbelklikken op het pictogram voor het uitvoerbare bestand.
2. Sequentie-invoer
- Voer de reeksen met zware en lichte ketens in de respectievelijke tekstvakken gemarkeerd met 1 zonder spaties in.
- 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.
- Vink de selectievakjes N-Terminal Cyclization en/of C-Terminal Clipping aan, als deze varianten van zware kettingklemmen van toepassing zijn.
- 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 .
- 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.
- Specificeer wijzigingen als elementaire samenstellingen, zoals CaCl2. De modificatie wordt toegevoegd aan de betreffende eiwitsubeenheid of -keten.
3. Specificatie van het aantal disulfidebindingen
- Geef het aantal disulfidebindingen in de eiwitmoleculen op in het tekstvak met het totale aantal disulfiden.
- 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. - Als er glycosylering aanwezig is op de lichte mAb-keten, vink dan het selectievakje Lichte keten is geglycosyleerd aan.
4. De uitvoermap instellen en de applicatie uitvoeren
- Klik op de knop Bladeren om een uitvoermap te selecteren voor het tekstvak Uitvoermap .
- Voer de naam van het uitvoerbestand in zonder bestandsextensie (wordt automatisch opgeslagen als .xlsx) in het tekstvak Excel-bestand (geen ext).
- 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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative 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 samenstelling, de berekende massa, de gemeten massa en de massafout van deze voorbeeld-mAbs zijn samengevat in tabel 1. De chemische eiwitsamenstellingen en berekende massa's gerapporteerd door mAbScale werden bevestigd door GPMAW16, een programma voor de analyse van de primaire structuur van eiwitten en peptiden.
Voor de analyse van de intacte massa werden de mAb-monsters verdund tot 1 mg/ml met behulp van water van LC-MS-kwaliteit en geïnjecteerd voor analyse. Voor de gereduceerde analyse werden de monsters eerst behandeld met dithithreitol en gedurende 15 minuten bij 37 °C geïncubeerd om de disulfidebindingen tussen de ketens te splitsen. Alle monsters werden geanalyseerd met behulp van een Acquity UPLC-systeem gekoppeld aan een massaspectrometer. Een BEH 200 SEC-kolom werd gebruikt voor het online ontzouten en scheiden van de zware en lichte ketens met behulp van een isocratische methode met water/acetonitril (65:35) en 0,1% TFA als mobiele fase. De massaspectrometer werd gebruikt in positieve ionenmodus en de gegevens werden verkregen met een scanbereik van 700-5.000 m/z.
De intacte en gereduceerde workflows van Protien Metrics, Inc. (PMi) Byos werden gebruikt om respectievelijk de intacte en gereduceerde ruwe spectra te verwerken. Het eiwitmassabereik werd ingesteld op 143.000-163.000 Da voor de intacte massadeconvolutie, 47.000-53.000 Da voor de HC-massadeconvolutie en 20.000-27.000 Da voor de LC-massadeconvolutie. Voor de geautomatiseerde massa/peak-picking werd het minimale verschil tussen de massapieken ingesteld op 15 Da, en het maximale aantal massapieken werd beperkt tot 10. Er werd een lijst met verwachte glycanen ingevoerd/geselecteerd voor het tabblad massaafstemming, en de bovengrens voor de massaafstemmingstolerantie werd ingesteld op 10 Da.
De kleine massafouten tussen de berekende massa's en de gemeten massa's vielen binnen de acceptatiecriteria voor normale massafouten (≤10 Da voor intacte mAbs, ≤5 Da voor respectievelijk gereduceerde zware en lichte ketens), wat suggereert dat de berekende massa's nauwkeurig waren17.
Voor de berekening van de theoretische ADC-massa's kan een chemische modificatie met de elementaire samenstelling van de linker/payload worden toegevoegd aan specifieke mAb-subeenheden. Alleen het molecuulgewicht van één massa van de geneesmiddelbelastingsverhouding wordt echter in de output opgenomen. De samengestelde molecuulmassa van antilichamen met verschillende geneesmiddelbelastingsverhoudingen moet handmatig door de gebruiker worden toegevoegd. Deze mogelijkheden kunnen worden toegevoegd in een latere versie van mAbScale of kunnen worden aangepast met steun van de gemeenschap, gezien het open-source karakter van dit project.
Tabel 1: Vergelijking van de berekende en gemeten massa's voor verschillende mAb-subeenheden en moleculaire vormen. De chemische samenstellingen, berekende massa's, gemeten massa's en massafouten van voorbeeld-mAbs zijn samengevat in deze tabel. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Aanvullende figuur 1: Gedetailleerde algoritmische workflow voor mAbScale. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende tabel 1: De berekende gemiddelde elementaire massa's gebruikt in mAbScale14,15. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend coderingsbestand 1: Lijst van elementaire massa's. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend coderingsbestand 2: Lijst van glycanen. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend coderingsbestand 3: Gebundelde applicatie - mAbScale uitvoerbaar bestand. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 bevat die vaak worden aangetroffen in het Fc-gedeelte van therapeutische antilichamen, en de applicatie berekent alle mogelijke glycoforme massa's die in de database zijn opgenomen18, 19. okt. Hoewel de meeste therapeutische mAbs zijn ontworpen om glycosylering in de Fab-regio te verwijderen, kunnen sommige mAbs deze glycosyleringsplaats behouden, en dit zou het totale aantal geglycosyleerde proteovormen verder kunnen verhogen. Gebruikers wordt aangeraden een glycaandatabase samen te stellen die zich richt op de meest geschikte glycovormen voor een bepaald molecuul om de complexiteit van de output te verminderen en de resultaten beter af te stemmen op de gemeten massa's voor identificatie van massapieken.
Het niveau van complexiteit neemt verder toe met bsAbs vanwege de heterogeniteit van de lichte en zware ketens. Deze softwaretoepassing genereert alle mogelijke permutaties en combinaties met de geleverde LC- en HC-sequenties en glycovormen om het genereren van alle potentiële bijproducten van de verkeerde of onvolledige koppeling van de antilichaamsubeenheden, zoals half-antilichamen, mogelijk te maken. Dit laat het aan de gebruiker over om de meest geschikte proteovormen voor het gebruik ervan eruit te filteren. De software-uitvoer verdeelt geglycosyleerde en niet-geglycosyleerde uitvoer in afzonderlijke werkbladen, wat het voor de gebruiker gemakkelijker maakt om te bekijken. De intacte en gereduceerde molecuulmassa's worden ook gescheiden en alle mogelijke half-antilichaamcombinaties voor bsAbs worden vermeld in een speciaal werkblad om de opname van de verwerkte resultaten verder te vereenvoudigen.
Een beperking van de huidige softwareversie is dat de applicatie de ADC-massa's berekent met slechts één geneesmiddel-antilichaamverhouding tegelijk, aangezien de chemische structuur van de payload wordt ingevoerd in de tekstvakken Heavy Chain Chem Mod en Light Chain Chem Mod. Voor elke geneesmiddel-antilichaamverhouding (DAR) moet de elementaire samenstelling door de gebruiker worden ingevoerd voor herberekening.
De mogelijkheid om massa's voor intacte eiwitten te berekenen wordt geboden door verschillende toepassingen, maar ze vereisen ofwel een commerciële licentie om te worden gekocht of zijn webgebaseerde tools die vereisen dat de eiwitsequenties worden geüpload 16,20,21. Deze toepassingen bieden de gebruiker een zeer beperkte flexibiliteit voor het toevoegen van aangepaste chemische modificaties of het eenvoudig integreren van intramoleculaire bindingen, zoals disulfiden. Verder is de waarde van webgebaseerde applicaties beperkt wanneer het gaat om bedrijfseigen en vertrouwelijke informatie, zoals bij farmaceutische ontwikkeling of andere gecontroleerde omgevingen, omdat de biotherapeutische sequentie-informatie niet kan worden geüpload naar externe servers. Bijgevolg moeten onderzoekers vertrouwen op handmatige berekeningen of programmatische routines die minder flexibel zijn, moeilijk te verspreiden en tot inconsistenties kunnen leiden.
We hebben een open-source raamwerk ontwikkeld voor de berekening van de molecuulmassa en elementaire samenstelling met een focus op het verlichten van de beperkingen die gepaard gaan met de bestaande toepassingen. De standalone desktop-applicatie met een GUI zal de beperkingen overwinnen die gepaard gaan met het uploaden van bedrijfseigen informatie naar externe servers en gemakkelijke toegang voor gebruikers mogelijk maken. Deze tool kan worden gebruikt voor de meest voorkomende biotherapeutische modaliteiten, waaronder mAbs, bsAbs en ADC's. Verder kan het scala aan modificaties en elementaire massa's van de bron eenvoudig worden aangepast aan de behoeften van de gebruiker. Het flexibele karakter van deze workflow zal toekomstige ontwikkeling mogelijk maken om toepassingen voor andere therapeutische modaliteiten op te nemen, zoals niet-mAb-eiwittherapieën, multi-subunitvaccins en oligonucleotiden of mRNA. Door dit raamwerk open-source te maken, hopen we de gemeenschap te betrekken bij verdere ontwikkeling en aanpassing aan andere modaliteiten, en bij het toevoegen van meer functies, zoals de berekening van theoretische fragmenten voor top-down gegevensondervraging van MS-gegevens.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
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.
Acknowledgments
De auteurs bedanken Robert Schuster voor zijn hulp bij de verificatie van de gegevens.
Materials
| 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 |
References
- Reichert, J. M., Valge-Archer, V. E. Development trends for monoclonal antibody cancer therapeutics. Nature Reviews Drug Discovery. 6 (5), 349-356 (2007).
- Kintzing, J. R., Filsinger Interrante, M. V., Cochran, J. R. Emerging strategies for developing next-generation protein therapeutics for cancer treatment. Trends in Pharmacological Sciences. 37 (12), 993-1008 (2016).
- Wang, M. -Y., et al. SARS-CoV-2: Structure, biology, and structure-based therapeutics development. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 10, 587269 (2020).
- ICH Q8 (R2) Pharmaceutical Development - Scientific Guideline. European Medicines Agency. , Available from: https://www.ema.europa.eu/en/ch-q8-r2-pharmaceutical-development-scientific-guideline (2018).
- Donnelly, D. P., et al. Best practices and benchmarks for intact protein analysis for top-down mass spectrometry. Nature Methods. 16 (7), 587-594 (2019).
- Gadgil, H. S., Pipes, G. D., Dillon, T. M., Treuheit, M. J., Bondarenko, P. V. Improving mass accuracy of high performance liquid chromatography/electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry of intact antibodies. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 17 (6), 867-872 (2006).
- Beck, A., Sanglier-Cianférani, S., Van Dorsselaer, A. Biosimilar, biobetter, and next generation antibody characterization by mass spectrometry. Analytical Chemistry. 84 (11), 4637-4646 (2012).
- Camperi, J., Goyon, A., Guillarme, D., Zhang, K., Stella, C. Multi-dimensional LC-MS: the next generation characterization of antibody-based therapeutics by unified online bottom-up, middle-up and intact approaches. Analyst. 146 (3), 747-769 (2021).
- Liu, H., May, K. Disulfide bond structures of IgG molecules. mAbs. 4 (1), 17-23 (2012).
- Jakes, C., Füssl, F., Zaborowska, I., Bones, J. Rapid analysis of biotherapeutics using protein a chromatography coupled to orbitrap mass spectrometry. Analytical Chemistry. 93 (40), 13505-13512 (2021).
- Robotham, A. C., Kelly, J. F. Chapter 1 - LC-MS characterization of antibody-based therapeutics: Recent highlights and future prospects. Approaches to the Purification, Analysis and Characterization of Antibody-Based Therapeutics. Matte, A. , Elsevier. Amsterdam, the Netherlands. 1-33 (2020).
- Valeja, S. G., et al. Unit mass baseline resolution for an intact 148 kDa therapeutic monoclonal antibody by fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry. Analytical Chemistry. 83 (22), 8391-8395 (2011).
- Fornelli, L., Ayoub, D., Aizikov, K., Beck, A., Tsybin, Y. O. Middle-down analysis of monoclonal antibodies with electron transfer dissociation orbitrap fourier transform mass spectrometry. Analytical Chemistry. 86 (6), 3005-3012 (2014).
- Berglund, M., Wieser, M. E. Isotopic compositions of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 83 (2), 397-410 (2011).
- Wang, M., et al. The Ame2012 atomic mass evaluation. Chinese Physics C. 36 (12), 1603-2014 (2012).
- Peri, S., Steen, H., Pandey, A. GPMAW--A software tool for analyzing proteins and peptides. Trends in Biochemical Sciences. 26 (11), 687-689 (2001).
- Tipton, J. D., et al. Analysis of intact protein isoforms by mass spectrometry. The Journal of Biological Chemistry. 286 (29), 25451-25458 (2011).
- De Leoz, M. L. A., et al. interlaboratory study on glycosylation analysis of monoclonal antibodies: Comparison of results from diverse analytical methods. Molecular & Cellular Proteomics. 19 (1), 11-30 (2020).
- Cymer, F., Beck, H., Rohde, A., Reusch, D. Therapeutic monoclonal antibody N-glycosylation - Structure, function and therapeutic potential. Biologicals. 52, 1-11 (2018).
- Baker, P. R., Trinidad, J. C., Chalkley, R. J. Modification site localization scoring integrated into a search engine. Molecular & Cellular Proteomics. 10 (7), (2011).
- Chalkley, R. J., Clauser, K. R. Modification site localization scoring: Strategies and performance. Molecular & Cellular Proteomics. 11 (5), 3-14 (2012).
