质谱在生物制药中的应用分析

生物制药的复杂性和异构性使它具有挑战性的制造,屏幕和发展。等关键质量属性(CQAs)转录后修饰(天车)-异构化的一个例子iso-aspartic酸天冬氨酸——会影响产品质量,必须识别和特征在药物发现和开发管道。分析技术等质谱(MS)用来确保生物制剂的安全性和有效性。女士的敏感性和特异性,使得它成为了一个不可或缺的工具生物制药分析,包括生物制剂的特性和高阶累积量结构分析。引入软电离技术和仪器已导致许多进步发展的量化方法,质量控制,biosimilarity评估和许多其他生物制剂的分析。¹

“女士提供准确的质量关键天车的生物分子,包括聚糖,生成在制造、加工或化学改性处理或仓储费,”说Anurag博士拉索尔教授化学工程系教授,印度理工学院。拉索尔教授博士讨论女士的效用,股票研究他的实验室的例子。电荷异质性的单克隆抗体(mab)疗法常用于癌症治疗——是归类为CQA。“在一项研究中,我们展示了一个方法,负责异质性马伯被确定本机女士,”他说。²

Jared Auclair博士主任,生物技术和信息,东北大学生物制药分析训练实验室的主任,在波士顿,马萨诸塞州,回声拉索尔教授的想法:“最主要的优势之一,使用MS生物制药分析是能够识别产品的主要氨基酸结构以及具体的天车现在和这些多功能天车的网站(如糖基化、脱酰氨基作用和氧化),”他说。

的敏感性和特异性提供女士是一个关键的优势,“Auclair补充道。“多属性方法(MAM)等新方法允许序列,天车和新的峰值检测(NPD)被发现。NPD可以洞察改变生物制药,以及杂质。我们使用在实验室看女士宿主细胞蛋白质概况以及努力改善老妈过程。”

无处不在的质谱在生物制药分析

QTOF等不同类型的女士,三重四极(TQ)谱技术已经使用了生物制药分析ADME研究在药物发现、开发、量化、杂质分析、生物分析法甚至临床分析。MS-based技术的应用的一些例子的分析biotherapeutics在生命周期的不同阶段下面列出:

药物发现和开发

女士是一个敏感的技术,研究结构、质量、疗效和治疗期间蛋白质如抗体的稳定发现阶段。这也是一个有效的工具来理解和识别假定的药物靶点的潜在疾病机制研究的细菌或病毒蛋白与宿主细胞之间的相互作用的蛋白质。测试现有药物,或类药物,对新发现的目标也可以加速治疗开发时间和降低成本。³另一个示例应用程序的药物发现的女士使用MALDI-TOF / TOF MS确定的确切位置iso肽水平的天冬氨酸残基,治疗马伯,众所周知,包含一个isoaspartic酸残留的重链。⁴它是众所周知,天冬氨酸isoaspartic酸异构化是一个关键质量属性(CQA)在药物发现监视和控制。

ADME研究

女士可以用来理解吸收、分布、代谢和排泄(ADME)的候选药物。解吸附电喷雾(DESI)其次是光谱成像(MSI)和MALDI-MSI已经应用于研究的空间分布和代谢免疫抑制剂环孢霉素(CsA) -循环undecapeptide及其代谢物在全身鼠标部分和老鼠的器官。MSI是label-free技术,非常适合ADME研究,因为它可以用于同时检测父药物及其代谢物。⁵

量化

飞行Quadrupole-time女士液相色谱仪已被用于耦合用数量来表示22-KDa生长激素重组人生长激素,10磅的75年水平μL鼠血浆。好相关观察血浆浓度测量通过反褶积方法的总结以及反应的四个最强烈的电荷状态(14 + 17 +)的生长激素。⁶

多路复用特定场地多功能天车量化马伯的强制降解样品、可比性和三硫化物标准样品的马伯取得了利用串联质标签(TMT)的方法和有针对性的女士。⁷

质量分析

高分辨率和高质量的准确性QTOF女士被用于开发一个老妈研究安全、疗效和马伯的质量。使用一个工作流监控糖基化概要,蛋氨酸氧化、色氨酸dioxidation、天冬酰胺脱酰氨基作用,pyro-Glu氨基和糖化是更多的时间和成本高效的执行多个正交分析相比。⁸

的应用毛细管电泳女士(CE)用连字符连接马伯完好的质量分析和融合蛋白,生物转化研究两个Fc-FGF21分子在单剂量药代动力学老鼠的一项研究中,被描述。⁹

杂质分析

基于MS方法用于确定生物制药通过确定铝的质量,量化宿主细胞蛋白质杂质,确保糖基化一致性等。¹⁰猎枪女士和ELISA分析用于评估,前后四个不同的生物制药产品的工艺参数,两个不同的过程变量和一个模拟发酵通过识别并量化HCP。¹¹

结构关系

作为糖基化治疗性蛋白的影响他们的安全性和有效性,需要描述糖蛋白。高分辨率原生女士不仅可以发现的独特特性复杂的多糖,但也有助于确定糖蛋白结构之间的关系和他们的细胞功能。¹²

生物分析法

三重四极串联女士加上加压液相色谱(UHPLC)已经被用于量化pasireotide循环hexapeptide给予治疗库兴氏病和肢端肥大症。发达的方法的应用生物分析法pasireotide的等离子体和量化的下限(LLOQ)被发现5 pg / mL。¹³

临床分析

女士的应用程序的一个例子临床分析将是一个混合的配体结合试验(LBA)——三个多路质/女士已经开发和验证分析总抗体和抗体药物共轭MEDI4276在人血浆。这种方法已经申请了first-in-human临床试验。¹⁴

优势和女士使用的局限性

十亿分之几或低敏感性、特异性高、某些质谱仪的分辨能力高,动态范围,在不同的可用性格式,和几个不同的分离技术使女士的多功能工具分析生物制药。发展硬件和技术,如女士/氢氘交换(HDX) - MS和快速光化学氧化蛋白质(FPOP)用来描述biotherapeutics的高阶结构,包括抗原决定基映射、聚合和可比性的研究评估。¹⁵

然而,MS-based生物制药分析可以挑战由于各种各样的因素,包括广泛的样品制备、吞吐量有限,需要熟练的操作符。¹⁶

“当执行分析生物分子在变性条件下,信息丢失原生结构的蛋白质发生由于弱非共价相互作用的破坏,这是一个主要问题,”拉索尔教授描述。“虽然引入了本地女士,仍然是一个挑战在使用MS-compatible缓冲区由于穷人电离生物分子在这些缓冲区。”

在Auclair看来,使用MS-based生物制药相关的瓶颈分析与它的复杂性。“最大的挑战是仪器的复杂性和潜在的数据分析。同时,成本可能是一个障碍女士使用,”他说。

未来的机会

评论有最大的影响的技术发展生物制药分析、拉索尔教授博士说,“主要的发展发生在离子迁移女士和质量分析仪结构说明复杂的蛋白质和多糖同分异构体使用本机女士”,他还描述了老妈的方法允许分析各种CQAs biotherapeutics在单个分析作为最具发展潜力的生物制药的地平线分析使用Auclair女士表达了相似的观点:“我认为,老妈有显著影响生物制药分析允许多个CQAs监控。我也认为新仪器正变得更容易和更少的复杂,”他说。

有人建议,MS-based方法可以支持质量通过设计(QbD)实现,因为它提供了更大的产品和工艺的理解除了提高分析的效率。¹⁷当被问及如何发展如自动化、人工智能(AI)和QbD的使用支持的应用生物制药分析女士拉索尔教授说:“这些发展,将有助于降低成本、时间和错误分析和改进的再现性和鲁棒性。他们还将帮助CQAs显著偏差的实时监控”。Auclair说QbD任何药物开发计划是一个关键的工具:“建立质量实践的一个过程将有助于最终商业化产品(例如,更快,更便宜,但仍然安全,有效和良好的质量)。允许多个CQAs女士分析QbD过程。”

新颖的生物信息学工具和AI功能也可以支持MS-based生物制药分析数据处理在未来的发展。Auclair说:“生物信息学工具,本质上与AI /毫升功能,可以实时数据分析和实现过程变化,以确保最好的质量产品制造的。”

至于剩下的未满足的需求在MS-based生物制药分析,Auclair总结道,“我想额外需要周围存在自动化、灵活性和集成。有很大的机会在这个过程分析技术(PAT)空间提供实时数据分析和实现过程的变化。最后,我认为生物制药分析将发展成为更复杂的产品进入市场(例如,细胞和基因疗法)。”

引用

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