ICPMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.
Autor
Škola hmotnostní spektrometrie
Škola hmotnostní spektrometrie
Škola hmotnostní spektrometrie je odborná vzdělávací akce pořádaná od roku 1986, která vedle zajímavých přednášek a kurzů nabízí i nespočet příležitostí k přátelským setkáním a diskusím.
Tagy
Článek
Produkt
Video
Covid-19
LinkedIn Logo

21. Škola hmotnostní spektrometrie: Orbitální pasti ve vývoji biofarmak

Čt, 17.9.2020
| Originální článek z: Pragolab/Lukáš Plaček
V přednášce na 21. Škole hmotnostní spektrometrie se zameříme na podporu a implementaci moderních chromatografických a hmotnostně spektrometrických postupů v charakterizaci a kvantifikaci biofarmak a nečistot.
Video placeholder

Pragolab: Orbitální pasti ve vývoji biofarmak

Biofarmaka zaujímají vedle kompletně synteticky připravených látek významnou a stále expandující oblast na poli léčiv. Může se jednat o krev a krevní komponenty, buňky, tkáně, vakcíny či celé živé organismy, ale hlavně monoklonální protilátky (mAb, struktura proteinu) a fúzní proteiny, které na trhu podle serveru Pharmacompass.com dominují. Díky nim se poslední léta biofarmaka umísťují v žebříčcích nejprodávanějších (dle objemu peněz) léčiv na předních příčkách a v loňském roce se jich v prvních deseti umístilo úctyhodných šest (viz Obr. 1). Biologická léčba (tedy taková, kde jsou použita biofarmaka) našla nezastupitelnou roli ve zvyšování kvality života při onkologické a imunologické terapii nejen díky své efektivitě, ale hlavně díky minimalizaci vedlejších účinků.

Obr. 1: nejprodávanější léčiva/účinné látky roku 2019 dle serveru pharmacompass.comObr. 1: nejprodávanější léčiva/účinné látky roku 2019 dle serveru pharmacompass.com

Vakcíny nikdy nepatřily k hlavním tahounům farmaceutického průmyslu, což se však může brzy změnit díky současnému koronavirovému rozšíření (milovníci konspiračních teorií zvedají obočí). Nelze opomenout fakt, že významní potenciální producenti očkovacích agens proti SARS-CoV-2 viru nekonstruují vakcínu na bázi oslabených či mrtvých virů jak je běžně zvykem, ale na základě produkce (in vitro v bioreaktorech nebo in vivo v těle po vakcinaci) tzv. spike proteinů („satelitní struktury“ na povrchu viru, viz Obr. 2), které mají přítomnost koronaviru navodit a nastartovat kýženou imunitní reakci.

Obr. 2: skladba SARS-CoV-2 viru spolu s proteinovými strukturami (N Engl J Med 2020; 382:2261-2264)Obr. 2: skladba SARS-CoV-2 viru spolu s proteinovými strukturami (N Engl J Med 2020; 382:2261-2264)

V kontextu s výše uvedenými skutečnostmi stojí analytičtí chemici před úkolem, jak zvládnout charakterizaci a následnou kvantifikaci účinných látek a potenciálních nečistot. Specialisté přicházející z prostředí ortodoxních molekulárně biologických technik nastavili a formálně v direktivách ukotvili praktická a v jistých mezích i dostatečná kritéria s pomocí technik jako je ELISA a SDS-PAGE. Jiní specialisté (léta bičovaní regulemi jakosti syntetických molekul), kteří využívají moderní chromatografické postupy s vysoko rozlišující hmotnostní spektrometrií (HRMS) bývají často zaskočeni, udiveni a navrhují nekompromisní zásahy založené na masivním využití platformy HRMS. Vždyť i k biologickým léčivům lze přistupovat v komplexním analytickém pojetí (i nejprodávanější účinnou bio-látku adalimumab lze popsat sumárním vzorcem C6428H9912N1694O1987S46).

První logický krok s HRMS přístupem se nabízí provést chromatografickou separaci na reverzní fázi s následnou hmotnostně spektrometrickou analýzou. Zde platí pravidlo o nastavení co největšího rozlišení na hmotnostním spektrometru (běžně 150 000, nejlépe > 200 000 FWHM), čemuž vyhovují spektrometry s iontovou cyklotronou rezonancí nebo orbitální pastí. Díky cenové dostupnosti, bench-top uspořádání a nízkým provozním nákladům se orbitrapy (viz Obr. 3) stávají první volbou. Krásně vykreslená obálka různých nábojových stavů monoklonální protilátky ve stavu denaturovaném a nativním je znázorněna na Obr 4. Zajímavé zjištění přinese zoom jednoho nábojového klastru, resp. spektrum po dekonvoluci, kde lze elegantně pozorovat glykosylační adukty (lišící se počtem navázaných galaktózových jednotek, tj. s hmotnostním rozdílem 162), produkty posttranslační modifikace při bioprodukci. Detailní studium glykosylace může být provedeno iontově chromatografickou separací po kyselé hydrolýze (analýza monosacharidů)) nebo po glykosidázovém štěpení (analýza glykanů/oligosacharidů) nebo proteomickým bottom-up přístupem.

Obr. 3: hmotnostní spektrum adalimumabu, ESI+, rozlišení 200 000 FWHM, orbitální pastObr. 3: hmotnostní spektrum adalimumabu, ESI+, rozlišení 200 000 FWHM, orbitální past

Obr. 4: princip detekce a zpracování signálu na orbitální iontové pastiObr. 4: princip detekce a zpracování signálu na orbitální iontové pasti

Další krok při charakterizaci biofarmak by měl směřovat k ortogonální separaci (proti reverzní fázi) na iontoměniči. Protože monoklonální protilátky a fúzní proteiny mají díky přítomnosti amino- a karboxylových skupin dostatečný náboj v širokém rozmezí pH, očekává se zajímavý profil, neboť na základě poznatků z glykosylačních studií podléhají biofarmaka rozsáhlým posttranslačním modifikacím.

Obr. 5: glykosylační adukty adalimumabu (lišící se počtem navázaných galaktózových jednotek, tj. s hmotnostním rozdílem 162), produkty posttransalční modifikace při bioprodukciObr. 5: glykosylační adukty adalimumabu (lišící se počtem navázaných galaktózových jednotek, tj. s hmotnostním rozdílem 162), produkty posttransalční modifikace při bioprodukci

Výsledek je bez zardění překvapující. Díky vazbě až dvou molekul lysinu na C-konce protilátky a procesu vícenásobné deamidace aminokyselin asparaginu a glutaminu v řetězci proteinu dochází k tvorbě (a nikoliv na úrovni stopových množství) k řadě různě nabitých variant oddělitelných jak chromatograficky tak i hmotnostně spektrometricky, viz Obr. 6, 7 a 8.

Obr. 6: chromatografická separace finální monoklonální protilátky na iontoměniči odhalující přítomnost nábojových variantObr. 6: chromatografická separace finální monoklonální protilátky na iontoměniči odhalující přítomnost nábojových variant

Obr. 7: chromatografická separace adalimumabu na iontoměniči odhalující přítomnost nábojových variant (deamidace + lysinové modifikanty); HRMS spektrum dokladuje charakterizaci trojnásobného deamidačního produktu, navíc glykosylovaného, na nízké koncentrační úrovniObr. 7: chromatografická separace adalimumabu na iontoměniči odhalující přítomnost nábojových variant (deamidace + lysinové modifikanty); HRMS spektrum dokladuje charakterizaci trojnásobného deamidačního produktu, navíc glykosylovaného, na nízké koncentrační úrovni

Obr. 8: profily jednotlivých finálních forem komerčně dostupných biofarmak z pohledu přítomnosti nábojových variant z procesu posttranslační modifikaceObr. 8: profily jednotlivých finálních forem komerčně dostupných biofarmak z pohledu přítomnosti nábojových variant z procesu posttranslační modifikace

Studium dalších a dalších modifikací biofarmak se zdá být bezbřehé. S orbitálními pastmi lze odhalovat oxidace na methioninu a tryptofanu, tvorbu pyroglutamátů nebo např. rozpad disulfidické vazby; významná kapitola odhalování nečistot při bioprocesu je také detekce a následná eliminace proteinů z hostitelské buňky (host cell proteins). Podpora a implementace moderních chromatografických a hmotnostně spektrometrických postupů se stává klíčem k úspěšnému analytickému zvládnutí problematiky charakterizace a kvantifikace biofarmak a příbuzných nečistot.

V naší unikátní knihovně naleznete aktuálně téměř 70 GC-MS dokumentů s problematikou GC-Orbitrap. LCMS knihovnu pro Vás začínáme naplňovat.
Škola hmotnostní spektrometrie
LinkedIn Logo
 

Mohlo by Vás zajímat

Pushing the limits for trace elemental analysis using triple quadrupole ICP-MS

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Průmysl a chemie

Finding the right technique for seamless elemental analysis in your laboratory

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP-OES, ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření

Online analysis of copper, tin, and zinc in white bronze baths by XRF

Aplikace
| 2025 | Metrohm
Instrumentace
X-ray
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Průmysl a chemie

Determination of Elements in a Solid Sulfide Electrolyte using ICP-OES

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP-OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Průmysl a chemie

Measurement of Total Organic Carbon in Salt- Containing Sediments

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Článek | Produkt

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Phenomenex
tag
share
more
Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů
Článek | Produkt

Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů

Molekulární spektroskopie (FTIR, Raman, NIR) nabízí rychlou, nedestruktivní analýzu s nízkými náklady, ideální pro farmaceutický průmysl. Bruker přináší inovativní řešení v této oblasti.
Optik Instruments s.r.o.
tag
share
more
Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu
Článek | Věda a výzkum

Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu

Objev mezinárodního týmu pod vedením Ostravské univerzity rozšiřuje naše znalosti o jednobuněčných organismech.
Universitas
tag
share
more
Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku
Článek | Osobnosti

Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku

Jedním z desítky Inovátorů roku 2025 se stal prof. Michal Holčapek z Univerzity Pardubice.
Univerzita Pardubice
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Pushing the limits for trace elemental analysis using triple quadrupole ICP-MS

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Průmysl a chemie

Finding the right technique for seamless elemental analysis in your laboratory

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP-OES, ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření

Online analysis of copper, tin, and zinc in white bronze baths by XRF

Aplikace
| 2025 | Metrohm
Instrumentace
X-ray
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Průmysl a chemie

Determination of Elements in a Solid Sulfide Electrolyte using ICP-OES

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP-OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Průmysl a chemie

Measurement of Total Organic Carbon in Salt- Containing Sediments

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Článek | Produkt

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Phenomenex
tag
share
more
Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů
Článek | Produkt

Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů

Molekulární spektroskopie (FTIR, Raman, NIR) nabízí rychlou, nedestruktivní analýzu s nízkými náklady, ideální pro farmaceutický průmysl. Bruker přináší inovativní řešení v této oblasti.
Optik Instruments s.r.o.
tag
share
more
Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu
Článek | Věda a výzkum

Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu

Objev mezinárodního týmu pod vedením Ostravské univerzity rozšiřuje naše znalosti o jednobuněčných organismech.
Universitas
tag
share
more
Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku
Článek | Osobnosti

Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku

Jedním z desítky Inovátorů roku 2025 se stal prof. Michal Holčapek z Univerzity Pardubice.
Univerzita Pardubice
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Pushing the limits for trace elemental analysis using triple quadrupole ICP-MS

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Průmysl a chemie

Finding the right technique for seamless elemental analysis in your laboratory

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP-OES, ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření

Online analysis of copper, tin, and zinc in white bronze baths by XRF

Aplikace
| 2025 | Metrohm
Instrumentace
X-ray
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Průmysl a chemie

Determination of Elements in a Solid Sulfide Electrolyte using ICP-OES

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP-OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Průmysl a chemie

Measurement of Total Organic Carbon in Salt- Containing Sediments

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Článek | Produkt

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Phenomenex
tag
share
more
Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů
Článek | Produkt

Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů

Molekulární spektroskopie (FTIR, Raman, NIR) nabízí rychlou, nedestruktivní analýzu s nízkými náklady, ideální pro farmaceutický průmysl. Bruker přináší inovativní řešení v této oblasti.
Optik Instruments s.r.o.
tag
share
more
Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu
Článek | Věda a výzkum

Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu

Objev mezinárodního týmu pod vedením Ostravské univerzity rozšiřuje naše znalosti o jednobuněčných organismech.
Universitas
tag
share
more
Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku
Článek | Osobnosti

Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku

Jedním z desítky Inovátorů roku 2025 se stal prof. Michal Holčapek z Univerzity Pardubice.
Univerzita Pardubice
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Pushing the limits for trace elemental analysis using triple quadrupole ICP-MS

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Průmysl a chemie

Finding the right technique for seamless elemental analysis in your laboratory

Ostatní
| 2025 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP-OES, ICP/MS, ICP/MS/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření

Online analysis of copper, tin, and zinc in white bronze baths by XRF

Aplikace
| 2025 | Metrohm
Instrumentace
X-ray
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Průmysl a chemie

Determination of Elements in a Solid Sulfide Electrolyte using ICP-OES

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP-OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Průmysl a chemie

Measurement of Total Organic Carbon in Salt- Containing Sediments

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Článek | Produkt

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu

Obecná SPE metoda dle retenčního mechanismu
Phenomenex
tag
share
more
Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů
Článek | Produkt

Využití molekulární spektroskopie ve farmacii – přehled instrumentace Bruker, aplikací a moderních trendů

Molekulární spektroskopie (FTIR, Raman, NIR) nabízí rychlou, nedestruktivní analýzu s nízkými náklady, ideální pro farmaceutický průmysl. Bruker přináší inovativní řešení v této oblasti.
Optik Instruments s.r.o.
tag
share
more
Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu
Článek | Věda a výzkum

Mezinárodní tým pod vedením OU objevil parazita, který vymyslel evoluční fintu

Objev mezinárodního týmu pod vedením Ostravské univerzity rozšiřuje naše znalosti o jednobuněčných organismech.
Universitas
tag
share
more
Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku
Článek | Osobnosti

Vědec Michal Holčapek získal cenu Hospodářských novin Inovátor roku

Jedním z desítky Inovátorů roku 2025 se stal prof. Michal Holčapek z Univerzity Pardubice.
Univerzita Pardubice
tag
share
more
Další projekty
GCMS
LCMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.