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摘 要
本文中展示了2024年9月中檢院單抗室最新發(fā)表在Electrophoresis 和 Journal of Chromatography A期刊上的兩篇文章[1-2],分別對多個半胱氨酸偶聯(lián)的抗體-藥物偶聯(lián)物(cysteine-conjugated antibody-drug conjugate, cys-ADC)進行表征,尤其是電荷異質(zhì)性分析的研究結果。
前 言
這兩篇文章均以cys-ADC作為研究對象。該類產(chǎn)品是通過一個可裂解的連接子將具有細胞毒性的藥物偶聯(lián)至單克隆抗體上,通過單克隆抗體精準識別靶細胞(通常為癌細胞)后,整個ADC分子被內(nèi)吞進細胞,隨后連接子在胞內(nèi)裂解,釋放出細胞毒性藥物,從而實現(xiàn)精準殺滅靶細胞的目的,同時最大程度上減小高細胞毒性藥物可能給病人帶來的副作用。對于本文中所討論的cys-ADC,在偶聯(lián)過程中,單抗輕重鏈間的二硫鍵被部分還原,暴露出的自由巰基用于小分子藥物偶聯(lián),輕重鏈間僅靠非共價力相互結合,故能夠保持分子內(nèi)非共價相互作用的非變性質(zhì)譜(native MS)技術被廣泛應用在cys-ADC的表征中。
工作亮點
這兩篇文章的突出亮點在于成像等電聚焦毛細管電泳 (Imaged Capillary Isoelectric Focusing, icIEF)和非變性質(zhì)譜技術聯(lián)用對于揭示cys-ADC電荷異質(zhì)性的重要性。
對于cys-ADC產(chǎn)品,其單抗包含多種翻譯后修飾,如糖基化、脫酰胺和氧化等,再加上小分子藥物的偶聯(lián),異質(zhì)性極高,傳統(tǒng)的液質(zhì)聯(lián)用技術對其電荷變異體的分離程度有限。而icIEF技術由于分離原理不同,可以從另一個角度對ADC進行最大程度上的電荷異質(zhì)體分離,隨后使用基于Orbitrap平臺的高靈敏度非變性質(zhì)譜技術對各個電荷異質(zhì)峰進行在線完整蛋白分子量測定。
結果與討論
研究人員首先使用NISTmAb標準品進行了icIEF native MS方法開發(fā),工作流程如圖1所示。Advanced Electrophoresis Solutions Ltd. (AES)公司的CEInfinite Automated Preparative icIEF System與Thermo Scientific™ Orbitrap™ Exploris™ 240 超高分辨質(zhì)譜儀被用于icIEF native MS分析。該icIEF系統(tǒng)可同時實現(xiàn)分析型/直連型/離線餾分收集功能,與質(zhì)譜直連非常靈活,不需要額外購買單獨的離子源接口。AEstyle系列兩性電解質(zhì)可實現(xiàn)超高分辨率的電荷異質(zhì)體分離,且對質(zhì)譜的污染小。Orbitrap Exploris 240 超高分辨質(zhì)譜儀的高靈敏度和高質(zhì)量精度有助于發(fā)現(xiàn)并準確鑒定低豐度的組分,這一點對于非變性質(zhì)譜條件下的完整分子量分析尤為關鍵,因為相較于變性質(zhì)譜,非變性質(zhì)譜條件下蛋白的帶電量減少,質(zhì)譜響應降低。
圖1. icIEF native MS 整體工作流程
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圖2展示了使用 icIEF native MS流程對NISTmAb分析的icIEF-UV分離譜圖、質(zhì)譜總離子流(TIC)圖和部分電荷異質(zhì)峰的原始譜圖及解卷積結果。如圖2A所示,NISTmAb的電荷異質(zhì)峰在icIEF層面上得到了分離,隨之被直連的質(zhì)譜檢測到(圖2B)。從圖2C展示的主峰及部分酸/堿峰原始譜圖不難發(fā)現(xiàn),對于高豐度的主峰和低豐度的酸/堿峰,均可在非變性條件下獲得高信噪比的原始譜圖,數(shù)據(jù)的高質(zhì)量毋庸置疑。圖2D為圖2C中原始數(shù)據(jù)的解卷積結果,可見各個電荷異質(zhì)峰中的組分均可得到解析,同時兼具高質(zhì)量精度(主峰中A2G0F+A2G1F, 實測值與理論值質(zhì)量偏差僅為0.9ppm)。更多詳細信息可參閱原文[1]。
圖2A. icIEF native MS條件下NISTmAb的icIEF-UV分離譜圖。(點擊查看大圖)
圖2B. icIEF native MS條件下NISTmAb的icIEF-MS質(zhì)譜總離子流(TIC)圖。(點擊查看大圖)
圖2C. icIEF native MS條件下NISTmAb的主峰/酸峰1/堿峰3一級質(zhì)譜圖。(點擊查看大圖)
圖2D. icIEF native MS條件下NISTmAb的主峰/酸峰1/堿峰3解卷積譜圖。(點擊查看大圖)
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圖3分別展示了使用 icIEF native MS流程對兩個cys-ADC 維迪西妥[2]和維泊妥珠[1]進行電荷異質(zhì)性分析的結果。在icIEF層面上,兩個cys-ADC均得到了分離,隨后的native MS直連結果表明,兩個ADC電荷異質(zhì)峰的分布略有差異,可能是由于兩個ADC分子各自的理化性質(zhì)不同所導致的,進一步證明了ADC分子的復雜性和對其進行深入表征的必要性。詳細結果可參閱原文[1-2]。
本文所介紹的工作中,所使用的軟件也值得關注:Thermo Scientific™ Chromeleon™ Chromatography Data System (CDS) Software 被用于icIEF和Orbitrap超高分辨質(zhì)譜平臺的儀器控制及數(shù)據(jù)采集[1],為客戶的日常實驗提供了極大便利,同時也可以滿足客戶對于軟件合規(guī)性的需求。
圖3A. icIEF native MS條件下維迪西妥的icIEF-UV分離圖(左)和icIEF-MS質(zhì)譜總離子流(TIC)圖(右)。
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圖 3B. icIEF native MS條件下維迪西妥各個電荷異質(zhì)峰的解卷積圖。(點擊查看大圖)
圖3C. icIEF native MS條件下維泊妥珠的icIEF-UV分離圖(左)和icIEF-MS質(zhì)譜總離子流(TIC)圖(右)。
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圖 3D. icIEF native MS條件下維泊妥珠各個電荷異質(zhì)峰的解卷積圖。(點擊查看大圖)
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結論
本文所介紹的兩篇文章強調(diào)了創(chuàng)新型 icIEF-native MS 技術在 cys-ADC電荷異質(zhì)性分析中的重要貢獻。該技術可被廣泛應用于具有非共價相互作用分子的電荷異質(zhì)性分析中,提供全面的完整分子量信息用于組分鑒定。對于有合規(guī)需求的客戶,變色龍軟件的使用可滿足客戶要求。
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