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完整分子量测定是蛋白质药物产品(如单抗)研发与质控中最常进行的分析项目,而ESI-Orbitrap MS(电喷雾离子化-静电场轨道阱质谱)已经成为最常用的测量方法之一。包括完整分子量及还原分子量测定,切N糖后分子量测定,轻重链分子量测定,抗体-化学药物偶联物(ADC)分子量及DAR(Drug to Antibody)值分析等。在ESI(电喷雾离子化)条件下,蛋白分子将携带多电荷,以单抗为例,其将携带40-70 个左右的电荷,信号落入2500-3500m/z 范围内。在此质荷比区域内,Orbitrap分辨率可达几万,因此可从容进行此项分析。

对于ADC药物而言,根据单抗的氨基酸序列理论分子质量进行计算,将观察到的质谱峰进行归属后,可计算该ADC单抗分子结合的药物小分子分子量,同时根据质谱峰的峰强度信息,还可以计算得到该药物的DAR值,该数值对于ADC 药物的有效性评估至关重要。

在药物开发和生产的所有阶段都必须进行生物制药表征。在药物开发过程中,液相色谱 - 质谱(LC-MS)用于通过细胞系产生的单克隆抗体(mAbs)的结构表征。其主要目标是测定产生期望mAb的单克隆细胞群,且对特定抗原具有高精确度和活性。在整个生产过程中,需要持续分析完整生物制剂,以评估批次放行所要求的纯度和异质性特征。

可以采用多种分析方法评估完整生物治疗分子。可通过简单脱盐后进行 MS 分析获取蛋白质的精确质量数和异质性信息,该信息对于定量各种糖型和进行蛋白质异构体分析来说非常重要,治疗药物在制剂和储存时也需着重考虑。还原和酶解后,可以在它们的亚基水平上分析生物治疗药物。对治疗性抗体亚基的分析有助于进行重链和轻链的精确分子量分析,通过进一步的自上而下分析进行序列确认。

在非变性或非变性条件下进行蛋白质分析降低了电荷数,从而导致在更高分辨率和更高 m/z 范围内进行mAb检测。例如,非变性质谱条件还允许保留半胱氨酸连接的抗体 - 药物偶联物(ADC)分析可能必需的关键非共价键结构。

非变性条件下曲妥珠单抗谱图变性和非变性条件下抗体药对比

网络讲座视频

Workflow for Monoclonal Antibody Characterization

Stephane Houel, PhD,Thermo Fisher Scientific, AAPS 2015 Seminar

高分辨质谱仪在生物制药表征中的应用

孙佳楠,大分子应用工程师,生命科学质谱,赛默飞世尔科技

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