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 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
Logo of LinkedIn

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.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)

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 past

Obr. 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 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 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 úrovni

Obr. 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
 

Mohlo by Vás zajímat

ELGA Purelab Pharma Compliance

Brožury a specifikace
| 2012 | ELGA LabWater
Instrumentace
Laboratorní přístroje
Výrobce
ELGA LabWater
Zaměření
Ostatní

Screening Analysis of 24 Elemental Impurity Elements in Drugs Using ICPMS-2040/2050

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

Real-Time Measurement of Thermal Curing Reaction of Automotive Paint Using FTIR

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
FTIR Spektroskopie
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Materiálová analýza

Capabilities and Operation of the Advanced Dilution System 2

Technické články
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/MS, ICP/OES, Příprava vzorků
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Ostatní

Elemental Analysis of Animal Feed and Fertilizers Produced From Insects

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články


Článek | Přednáška

LABOREXPO & PROCESEXPO 2024 (záznamy přednášek)

Přinášíme Vám 12 záznamů přednášek z hlavní částí doprovodného programu veletrhu LABOREXPO 2024.
LabRulez
more

Článek | Věda a výzkum

CzechInvest spouští nový program na podporu globální expanze českých startupů

CzechInvest představuje nový program Internacionalizace s cílem urychlit růst startupů. Na globální expanzi je pro české startupy je připraveno 215 milionů korun.
CZECHINVEST - Agentura pro podporu podnikání a investic
more

Article | Webináře

Webináře LabRulezICPMS týden 25/2024

10 webinářů: Preklinické zobrazování, RTS, záznam peptidů 1H-NMR, Krystalografie-software APEX5, X-RAY, Přístroj 8700 LDIR-QCL, Analýza vlhkosti, Základy měření, Prvková analýza
LabRulez
more

Článek | Osobnosti

Město Pardubice udělilo medaile trojici akademiků UPCE

Za účasti vedení města Pardubice a rektora univerzity si převzali tři akademici Medaili města Pardubic za dlouhodobý přínos městu.
Univerzita Pardubice
more
 

Mohlo by Vás zajímat

ELGA Purelab Pharma Compliance

Brožury a specifikace
| 2012 | ELGA LabWater
Instrumentace
Laboratorní přístroje
Výrobce
ELGA LabWater
Zaměření
Ostatní

Screening Analysis of 24 Elemental Impurity Elements in Drugs Using ICPMS-2040/2050

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

Real-Time Measurement of Thermal Curing Reaction of Automotive Paint Using FTIR

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
FTIR Spektroskopie
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Materiálová analýza

Capabilities and Operation of the Advanced Dilution System 2

Technické články
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/MS, ICP/OES, Příprava vzorků
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Ostatní

Elemental Analysis of Animal Feed and Fertilizers Produced From Insects

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články


Článek | Přednáška

LABOREXPO & PROCESEXPO 2024 (záznamy přednášek)

Přinášíme Vám 12 záznamů přednášek z hlavní částí doprovodného programu veletrhu LABOREXPO 2024.
LabRulez
more

Článek | Věda a výzkum

CzechInvest spouští nový program na podporu globální expanze českých startupů

CzechInvest představuje nový program Internacionalizace s cílem urychlit růst startupů. Na globální expanzi je pro české startupy je připraveno 215 milionů korun.
CZECHINVEST - Agentura pro podporu podnikání a investic
more

Article | Webináře

Webináře LabRulezICPMS týden 25/2024

10 webinářů: Preklinické zobrazování, RTS, záznam peptidů 1H-NMR, Krystalografie-software APEX5, X-RAY, Přístroj 8700 LDIR-QCL, Analýza vlhkosti, Základy měření, Prvková analýza
LabRulez
more

Článek | Osobnosti

Město Pardubice udělilo medaile trojici akademiků UPCE

Za účasti vedení města Pardubice a rektora univerzity si převzali tři akademici Medaili města Pardubic za dlouhodobý přínos městu.
Univerzita Pardubice
more
 

Mohlo by Vás zajímat

ELGA Purelab Pharma Compliance

Brožury a specifikace
| 2012 | ELGA LabWater
Instrumentace
Laboratorní přístroje
Výrobce
ELGA LabWater
Zaměření
Ostatní

Screening Analysis of 24 Elemental Impurity Elements in Drugs Using ICPMS-2040/2050

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

Real-Time Measurement of Thermal Curing Reaction of Automotive Paint Using FTIR

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
FTIR Spektroskopie
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Materiálová analýza

Capabilities and Operation of the Advanced Dilution System 2

Technické články
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/MS, ICP/OES, Příprava vzorků
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Ostatní

Elemental Analysis of Animal Feed and Fertilizers Produced From Insects

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články


Článek | Přednáška

LABOREXPO & PROCESEXPO 2024 (záznamy přednášek)

Přinášíme Vám 12 záznamů přednášek z hlavní částí doprovodného programu veletrhu LABOREXPO 2024.
LabRulez
more

Článek | Věda a výzkum

CzechInvest spouští nový program na podporu globální expanze českých startupů

CzechInvest představuje nový program Internacionalizace s cílem urychlit růst startupů. Na globální expanzi je pro české startupy je připraveno 215 milionů korun.
CZECHINVEST - Agentura pro podporu podnikání a investic
more

Article | Webináře

Webináře LabRulezICPMS týden 25/2024

10 webinářů: Preklinické zobrazování, RTS, záznam peptidů 1H-NMR, Krystalografie-software APEX5, X-RAY, Přístroj 8700 LDIR-QCL, Analýza vlhkosti, Základy měření, Prvková analýza
LabRulez
more

Článek | Osobnosti

Město Pardubice udělilo medaile trojici akademiků UPCE

Za účasti vedení města Pardubice a rektora univerzity si převzali tři akademici Medaili města Pardubic za dlouhodobý přínos městu.
Univerzita Pardubice
more
 

Mohlo by Vás zajímat

ELGA Purelab Pharma Compliance

Brožury a specifikace
| 2012 | ELGA LabWater
Instrumentace
Laboratorní přístroje
Výrobce
ELGA LabWater
Zaměření
Ostatní

Screening Analysis of 24 Elemental Impurity Elements in Drugs Using ICPMS-2040/2050

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Farmaceutická analýza

Real-Time Measurement of Thermal Curing Reaction of Automotive Paint Using FTIR

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
FTIR Spektroskopie
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Materiálová analýza

Capabilities and Operation of the Advanced Dilution System 2

Technické články
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/MS, ICP/OES, Příprava vzorků
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Ostatní

Elemental Analysis of Animal Feed and Fertilizers Produced From Insects

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
ICP/OES
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články


Článek | Přednáška

LABOREXPO & PROCESEXPO 2024 (záznamy přednášek)

Přinášíme Vám 12 záznamů přednášek z hlavní částí doprovodného programu veletrhu LABOREXPO 2024.
LabRulez
more

Článek | Věda a výzkum

CzechInvest spouští nový program na podporu globální expanze českých startupů

CzechInvest představuje nový program Internacionalizace s cílem urychlit růst startupů. Na globální expanzi je pro české startupy je připraveno 215 milionů korun.
CZECHINVEST - Agentura pro podporu podnikání a investic
more

Article | Webináře

Webináře LabRulezICPMS týden 25/2024

10 webinářů: Preklinické zobrazování, RTS, záznam peptidů 1H-NMR, Krystalografie-software APEX5, X-RAY, Přístroj 8700 LDIR-QCL, Analýza vlhkosti, Základy měření, Prvková analýza
LabRulez
more

Článek | Osobnosti

Město Pardubice udělilo medaile trojici akademiků UPCE

Za účasti vedení města Pardubice a rektora univerzity si převzali tři akademici Medaili města Pardubic za dlouhodobý přínos městu.
Univerzita Pardubice
more
Další projekty
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.