여기, 우리 뒤에 고해상도 (~ 30000) MS-탐지 아군된 펩타이드 표준 단일 클론 항 체에의 정량화에 대 한 펩 티 드 파편의 펩 티 드 선구자 이온 이동성 분리와 결합 하 여 크로마 분석 결과 설명 다이제스트입니다.
낮은 레벨 (1-100 ppm) 단백질 불순물 (예: 호스트 세포 단백질 (HCPs)) 단백질 biotherapeutics의 분석은 도전 분석 결과 높은 감도 넓은 동적 범위를 필요로 합니다. 질량 분석 기반 정량화 분석 실험 단백질에 대 한 일반적으로 뒤에 선택적 반응 모니터링/다중 반응 감시 (SRM/MRM) 정량화 저해상도 (Rs ~ 1000) 탠덤을 사용 하 여 펩 티 드의 단백질 소화를 포함 4 극 자 질량 분 서 계입니다. 이 방법의 제한 사항 중 하나 때 관심의 펩타이드는 “동일한” 전조와 조각 질량 (m/z 값)에서 다른 공동 eluting 펩 티 드 (1-다 창) 내에서 샘플에 관찰 하는 간섭 현상입니다. 이 현상을 방지 하려면 다른 대량 spectrometric 접근, 고해상도 (rs ~ 30000) 펩 티 드 선구자 이온 이동성 분리 결합 하 여 높은 선택도 (HS) MRM 분석 결과 제안 한다 펩 티 드 파편의 MS 검출. 우리는 낮은 풍부 펩타이드 표준 단일 클론 항 체 (mAb) 다이제스트에 아군과 감도 및 동적 범위 (최소 3 배나) 일반적으로 HCP에 달성 있다는 증명 계량에이 방법의 기능 탐구 분석입니다. 모든 6 개의 펩 티 드 기준 0.1로 낮은 농도에서 발견 된 높은 풍부 펩 티 드 배경 (mAb 다이제스트 로드에-열 2 µ g) 존재 nM (1 femtomole 2.1 m m ID 컬럼에 열에 로드 된). 토끼 phosphorylase (97.2 kDa), 아군된 펩 티 드 파생 했다 MW를 고려할 때이 분석 결과의 LOQ는 50 ppm 보다 낮습니다. 피크 넓이의 상대 표준 편차 (RSD) (n = 4 복제) 조사 전체 농도 범위에 걸쳐 15% 미만 했다 (0.1-100 nM 또는 1-1000 ppm)이이 연구에서.
산업 설정에서 큰 생체 (단백질)의 정량화는 현재 기반 immunoassays (예를 들어, ELISAs), 여러 장점으로 인해 주로: 감도, 높은 처리량, 사용의 용이성 및 샘플 당 낮은 비용. 하지만 그들은 일반적으로 제공 총 HCP 농도 (일반적으로 ppm 또는 표현 ng HCP/mg mAb)을이 생물학 분석 실험 단백질 치료제에 낮은 풍부한 단백질 불순물 (호스트 세포 단백질 (HCPs)의 1-100 ppm) 분석에 적용 하면, 식별 하 고 개별 HCP 오염 물질을 측정할 수 없습니다. 여러 MS 기반 분석 최근 ELISAs를 보완 하거나 ELISAs 실패1,2,3,4,,56 을 제공 하는 정보를 제공 하도록 개발 되었습니다. , 7 , 8 , 9. 샘플 복잡성과 HCP 펩 티 드 농도 (적어도 3 배나)에 넓은 동적 범위에 걸쳐 검색 요구 사항, 때문에 광범위 한 샘플 분류를 입찰 하는 다차원 크로마 방법 있다 전통적으로 낮은 풍부 HCPs1,2,3,,45,6,7을 식별 하는 데 고용 되었다.
자연 HCP 식별 다음 단계와 검증은 HCP 추적 (모니터링) 바이오의 여러 일괄 처리에서. 이 상황에서 단일 차원 LC/MS 방법 샘플 처리량8,9를 개선 하기 위해 제안 되었습니다. 그러나, 정확도 HCP의 동적 범위 측정 수도 영향을 받을 1 D LC/MS 분석 결과에서 의약품 펩 티 드의 압도적인 존재. 다차원 별거에 비해, 신호 간섭19,20,,2122 에 대 한 잠재적인 증가 차원 컬럼에 분리에서 때문에 대 한 확률 공동 eluting 되도록 더 많은 펩 티 드 선구자 증가 된다. 펩 티 드 선구자 컬럼에 분리 시간을 연장 하지 않고 분리 직교 의미의 명확 하 게 유리할 것 이다. 여행 웨이브 이온 이동성 (TWIM)10 밀리초에 혼잡 한 MS 스펙트럼을 해결 하는 기능이 있다. 약 500 이동성 분판 한 단일 펩 티 드의, 10의 전체 크로마 피크 폭 가정 차입 기간 동안 실행 될 수 있다 s 그리고 이온 이동성 악기에 IM 분리의 런타임 20 ms는 고려.
단백질 정량화에 대 한 대량 spectrometric 분석 지난 성공적으로 개발 되었습니다 10 년 잘 허용 사용 하 여 선택 (여러) 반응 모니터링 방법 (SRM/MRM 방법) 탠덤 질량 분석기11, 구현 12,13,14,15,,1617,18,19,20,21 ,,2223. 이 저해상도 대량 spectrometric 분석 결과의 한계 중 하나는 간섭 현상19,20,21,22 의 펩 티 드 “같은” 때 관찰은 전조와 조각 대량 다른 공동 eluting 펩 티 드 (1-다 창) 내에서 샘플에 존재. SRM/MRM 방법의 정확성을 개선 하는 방법은 두 가지: 1 옵션 포함 다른 옵션을 전조/조각 검출의 MS 해상도 증가 하는 동안 방해 선구자 이온을 제거 하는 전조 수준 추가 분리 단계 겹치는 MS 신호를 하지 마십시오. 높은 선택도 (HS) MRM 획득 모드 설명 여기 활용 방법 모두 고해상도 (rs ~ 30000) 펩 티 드 선구자 이온 이동성 분리 결합 하 여 펩 티 드 파편의 MS 검출. 분석 결과 설명 여기 커버 최소한 3 개의 크기 순서, 동적 범위를 일반적으로 SRM/MRM proteomics 실험17,,1824에서 관찰.
HCP 정량화에 대 한 HS MRM 분석 결과의 유틸리티는 단일 클론 항 체 다이제스트에서 다양 한 농도 (0.1-100 nM 범위)에서 아군 6 펩 티 드 기준 생산 신호의 선형성을 모니터링 하 여 시연 했다.
고해상도 (Rs > 20000) 질량 분석 악기 플랫폼의 다양 한 치료 단백질의 구조적 특성에 대 한 정기적으로 사용 됩니다. 반면, MS 기반 단백질 정량화는 일반적으로에 의해 수행 SRM/MRM 저해상도 (Rs ~ 1000) 협동 사중 극 자 질량 분석기 서명 펩 티 드 단백질11,12 의 효소 분열에 의해 생성 된 사용 하 여 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23. 단일 차원 컬럼에 분판 완전히 복잡 한 펩 티 드 혼합물 효소 소화에 의해 생산을 확인할 수 없습니다, 펩 티 드 공동 차입은 단일 단백질 다이제스트의 경우에 일반적인 발생. (예를 들어, 1-100 ppms HCPs의 치료 단백질에 의해 생성 하는 펩 티 드-풍부한 배경 앞의 정량화에 대 한) 매우 복잡 한 단백질 다이제스트, 감도, 정확도, 또는 SRM/MRM의 선형성에 대 한 분석 결과 의해 영향을 받을 수합니다 있습니다. 합니다.
SRM/MRM 분석 전조/조각 중의 “독특한” 결합에만 의존 하는 unidimensional 선택 도가 있다. 이러한 이유로,이 분석 실험 실패 상황에서 펩 티 드 배경 예기치 않게 변경 될 때 (예를 들어, 의약품 샘플에 대 한 다른 정화 절차에서 얻은). 이러한 한계를 극복 하기, 우리 제안 여기는 이온 이동성 기반 고해상도 4 중 극 비행 시간 (QTOF) 하이브리드 질량 분석기에 구현 높은 선택도 (HS) MRM 분석 결과 (악기 다이어그램 그림 6 참조).
악기 관심의 펩 티 드의 선구자 이온 이동성 셀에 다른 공동 eluting (간섭) 펩 티 드 선구자에서 분리, 4 중 극에 선구자의 전체 동위 봉투를 격리 하 고 고정 ce에 조각 된 충돌 셀입니다. 그것의 가장 풍부한 펩 티 드 조각에 의해 생성 하는 신호는 선택적으로 못 살게 굴지의 대량 지역 모든 이온, 보다는 오히려 비행 튜브로 전체 검사와 마찬가지로 미는 주파수 (대상 향상), 조정 하 여 더 향상 됩니다. 펩 티 드 부 량이 조각 이온에 의해 생성 하는 높은-MS-해상도 (Rs ~ 30000) 신호를 사용 하 여 수행 됩니다. SRM/MRM 분석 실험과 비교해, HS MRM 분석 결과 선택도의 두 개의 추가 수준을 제공 합니다: 두 번째 TOF 분석기의 증가 대량 해결책에 의해 제공 하나 전조 수준 이온 이동성 분리에 의해 제공 됩니다. 이러한 선택도 개선에 의해 가져온 결과 그림 7에 표시 된 3 개의 크기 순서에서 방해의 무료는 HS MRM chromatograms에서 볼 수 있습니다.
SRM/MRM 분석 달리는 HS MRM 분석 실험을 최적화 하기 위해 조정 될 수 있는 몇 가지 매개 변수: (일반적으로 0.2 분 설정) 펩 티 드 선구자, 4 극 자 격리 창 (4 다), 드리프트 시간대 RT 창 주위는 전조 (± 해당 이온 mobilogram에서 전조 피크의 FWHM), 그리고의 조각 이온 (20000-40000) MS 해상도. HS-MRM 분석 실험은 매우 민감한: 검색 된 각 포 펩 티 드에 대 한 최저 금액은 1 femtomole에 열 (또는 0.1 nM 펩 티 드 농도 점에서). 펩 티 드 MW를 고려할 때 (정확한 MWs 표 1 참조), 양을 발견에 열 1-2 페이지, 순서 열 mAb 다이제스트에서 배경 펩 티 드의 상당히 높은 금액 (2 µ g)와 함께 로드 되는 동안.
아군된 펩 티 드 파생 했다 전장 포 단백질 (97.2 kDa)의 분자량을 고려 하 여 분석 결과 고 풍요 배경 이온의 존재는 단백질 불순물의 50 ppm 검출 수 있다. (5-10 ppm) 검출의 더 낮은 한계 더 낮은 분자량 HCPs (10-20 kDa)에 대 한 달성할 수 있다. 분석 결과 3 개의 크기 순서 (에서 같이 보정 곡선 그림 8에서), 그것은 1-1000 ppm 범위에서 HCPs를 측정할 수 있는 즉 다룹니다. 또한, 표 3에 나와 있는 HS MRM 분석 실험의 재현성 피크 면적 RSDs 15% 보다 더 작은 분자 SRM/MRM 분석 실험의 재현성 매우 잘 일치 합니다.
우리 아군된 펩타이드 표준 단일 클론 항 체 (mAb) 소화에서의 정량화에 대 한 새로운 분석 결과의 기능을 탐색 하 고 그것의 감도 넓은 동적 범위 (적어도 3 개의 크기 순서)를 일반적으로 커버 하는 유틸리티 설명 HCP 분석에서 발생 했습니다. 모든 6 개의 펩 티 드 기준 0.1로 낮은 농도에서 발견 된 높은 풍부 펩 티 드 배경 (mAb 다이제스트 로드에-열 2 µ g) 존재 nM (1 femtomole 2.1 m m ID 컬럼에 열에 로드 된). 통합 함으로써 타겟된 HRMS와 이온 이동성 전조 분리, HS MRM 분석 결과 바이오의 여러 일괄 처리에서 여러 HCPs에 대 한 빠르고, 높은 처리량 모니터링 분석 결과 되기 위한 큰 잠재력이 있다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 레슬리 Malouin 및 바다 기업에서 토니 Catlin 그림 6의 원고를 준비 하 고 감사 하 고 싶습니다.
Vion IMS Qtof mass spectrometer | Waters | 186009214 | |
Acquity H-Class Quaternary solvent manager (QSM) | Waters | 186015041 | |
Acquity H-Class FTN Sample Manager (SM) | Waters | 186015040 | |
Acquity H-Class Column Manager (CM) | Waters | 186015043 | |
Acetonitrile (ACN) | Fisher Chemical | A996-4 | |
Ammonium bicarbonate | Sigma Aldrich | 40867-50G-F | |
2.1 x 150 mm CSH C18 UPLC column, 1.8 µm particles | Waters | 186005298 | |
Dithiothreitol (DTT) | Sigma Aldrich | D5545-5G | |
Formic acid, eluent additive for LC/MS | Sigma Aldrich | 56302-10X1ML-F | |
Hi3 rabbit phosphorylase (PHO) MassPREP standard | Waters | 186006011 | |
Iodoacetamide (IAM) | Sigma Aldrich | I-1149-5G | |
LC vials (12×32 mm glass vials, screw neck) | Waters | 186000327c | |
Leucine Enkephalin acetate salt hydrate | Sigma Aldrich | L9133-10MG | |
Protein LoBind 2.0 mL tubes (2×50) | Eppendorf | 22431102 | |
RapiGest SF | Waters | 186001861 | |
Trypsin/Lys-C enzyme mix, mass spec grade (5 x 20 µg) | Promega | V5073 | |
Water, LC/MS grade | Sigma Aldrich | 39253-1L-R |