Multifaceted Evaluation of IgG Glycan Profiles Considering the Components in Glycosyltransferase Reactions

Význam tématu

Glykany spolu s nukleovými kyselinami a proteiny tvoří klíčové biomolekulární řetězce v buňce. N-vázané glykany na protilátkách ovlivňují jejich biologickou aktivitu, stabilitu a bezpečnost bioterapeutických přípravků. Regulace glykánového profilu je součástí kritických kvalitativních atributů (CQA), proto je nezbytné vyvíjet metody pro jejich přesné sledování a řízení v kultivačních procesech.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo komplexně hodnotit profil IgG glykánů z hlediska vstupních složek glykosyltransferázových reakcí. Analyzovalo se šest klíčových komponent: sacharidové substráty (galaktóza), kofaktory (manganové ionty), nukleotidy cukrů (UDP-galaktóza) a konečné glykany za tří různých kulturálních podmínek (kontrola, +Mn, +Mn/+Gal).

Použitá metodika a instrumentace

Buněčná linie CHO-K1 produkující IgG byla kultivována ve třech režimech: bez doplňků, s doplněním manganu a s doplněním manganu plus galaktózy. Pravidelně se odebíraly supernatant a buněčné pelety.

• ICPMS-2050 pro kvantifikaci kovových iontů v kultivačním médiu (ICP-MS)
• LCMS-8060NX pro stanovení volných cukrů a nukleotidů cukrů (LC-MS/MS)
• Nexera XR s fluorescenční detekcí pro analýzu glykánů po enzymatickém uvolnění a značení 2-AB (HPLC-RF)

Hlavní výsledky a diskuse

Doplňování galaktózy a manganu neovlivnilo růst ani životaschopnost buněk. Mangan a galaktóza se účinně vstřebaly do buněk a galaktóza se konvertovala na UDP-galaktózu. Ko-doplňování manganu a galaktózy vedlo k nejvyššímu podílu galaktosylovaných glykánů G1F a G2F a tento efekt přetrvával i ve stacionární fázi kultury.

Přínosy a praktické využití metody

Tento integrovaný přístup umožňuje přímou optimalizaci kultivačních podmínek pro dosažení požadovaného glykánového profilu IgG. Metoda podporuje vývoj a kontrolu kvality bioterapeutik zaměřených na glykoproteiny.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření vícekomponentní analýzy glykomiky a metabolomiky, integrace dalších analytických technik pro hlubší pochopení glykosylace a aplikace v personalizované medicíně a pokročilých bioterapeutikách.

Závěr

Komplexní analýza složek glykosyltransferázových reakcí prokázala možnost cíleně řídit glykánový profil IgG přidáváním substrátů a kofaktorů. Multiinstrumentální přístup poskytuje pevný základ pro strategický vývoj kultivačních procesů.

Reference

• Wang Ziyan, Jianwei Zhu, Huili Lu 2020 Antibody Glycosylation Impact on Antibody Drug Characteristics and Quality Control Applied Microbiology and Biotechnology 104 5 1905-1914
• Shimadzu Application News 01-00712 Analysis of Metal Elements in Culture Medium Using ICPMS-2050