Hemos actualizado nuestro Política de privacidad para aclarar cómo usamos sus datos personales.

Usamos cookies para brindarle una mejor experiencia. Puede leer nuestro Política de cookies aquí.

Publicidad
artículo

La espectrometría de masas aporta poder de resolución a la biofarma

artículo

La espectrometría de masas aporta poder de resolución a la biofarma

tiempo de lectura :

La espectrometría de masas MS es una herramienta analítica poderosa y versátil que se utiliza en la industria biofarmacéutica y en muchas otras aplicaciones, incluida la detección de alérgenos alimentarios y la ciencia forense. 1 , 2 Se ha descrito como "la escala más pequeña del mundo", no por el tamaño del instrumento, sino por el tamaño de sus analitos. A principios del siglo XX, la MS se utilizó para medir la masa de átomos ydemuestran la existencia de isótopos. Ahora, la EM se utiliza para estudiar una amplia gama de moléculas que incluyen pequeños hidrocarburos, proteínas, péptidos, carbohidratos y ADN. 3

La salida de un espectrómetro de masas es la relación masa-carga m / z, que se ve en un "espectro de masas", es decir, un gráfico de la relación m / z trazada contra la intensidad relativa de cada detecciónseñal Figura 1. Mediante la incorporación de conocimientos de
bibliotecas de espectros de masas se pueden deducir las identidades y la abundancia de una amplia gama de compuestos.

¿Cuál es el valor m / z y por qué es importante para el desarrollo bioterapéutico?


La MS funciona colocando una carga en el analito y midiendo cómo las trayectorias de los iones resultantes responden al vacío en varias combinaciones de campos eléctricos y magnéticos.
3 Componentes clave de un espectrómetro de masas incluye una fuente de iones que permite que los analitos se carguen, a analizador de masas que mide la relación m / z de iones y un detector utilizado para contar el número de iones con un valor m / z específico. La relación m / z se utiliza para determinar el peso molecular o la masa de una molécula, y posteriormente, su identidad.


Figura 1: Espectro de masas
.


La identificación precisa de los compuestos es un aspecto fundamental del desarrollo biofarmacéutico, razón por la cual la EM ha llegado a desempeñar un papel tan importante en la industria. Los productos biofarmacéuticos son muy complejos y pueden sufrir modificaciones sutiles que afectan su función y, posteriormente, su eficacia.y seguridad. Por ejemplo, la fosforilación de proteínas es un ejemplo de muchos
modificaciones postraduccionales que puede afectar la función de las proteínas. Identificar estas variantes con alta sensibilidad y especificidad es una parte importante del bioprocesamiento, explica Chris Sutton , jefe de la instalación de proteómica de la Universidad de Bradford. “El potencial del uso de la EM en el desarrollo de productos biofarmacéuticos radica en la capacidad de secuenciar y caracterizar proteínas grandes intactas, como los anticuerpos, utilizando instrumentos de última generación.obtener una masa e identidad precisas de isoformas, como variantes de glicosilación o productos incompletos, utilizando estos instrumentos podría desempeñar un papel importante para garantizar la calidad de productos muy costosos fabricados mediante métodos de bioprocesamiento que dependen de complejos sistemas de expresión celular ”.

Soluciones CE-MS que permiten terapias de próxima generación

Elucidar las vías metabólicas o de señalización para las indicaciones de nuevas enfermedades a menudo requiere el muestreo de unas pocas células. Los nuevos tipos de terapias proteicas, terapias con oligonucleótidos, terapias génicas virales y terapias celulares continúan expandiéndose en su nivel de complejidad y nivel de caracterización requerida.En resumen, se deben analizar con mayor detalle más tipos de biomoléculas en cantidades más pequeñas. Descargue este kit de información para descubrir soluciones que pueden analizar compuestos con polaridad positiva o negativa y proporcionar kits fáciles de usar para una variedad de flujos de trabajo de proteínas.

Descargar el kit de información

Mirando más allá de la composición con glucoanalíticos


Comprender las modificaciones postraduccionales no solo es importante para el control de bioprocesos; u
Entender cómo las diferentes estructuras afectan la función puede ayudar a guiar el desarrollo bioterapéutico en etapas tempranas. Los anticuerpos monoclonales y otras glicoproteínas, que constituyen una proporción significativa del mercado bioterapéutico, consisten en poblaciones de glicoformas; es decir, formas que tienen la misma secuencia de proteínas,pero tienen diferentes azúcares en cada sitio de glicosilación. Profesora Pauline Rudd , miembro emérito de University College, Dublín e investigador visitante en el Instituto de Tecnología de Bioprocesamiento, A * STAR, Singapur, es muy consciente de la importancia del glucoanálisis para la industria y se centra en mejorar el proceso con tecnologías automatizadas. Las glicoformas pueden tenerfarmacocinética alterada , dice Rudd: "Tomemos la eritriopoyetina, por ejemplo. Si estos azúcares grandes no están cubiertos con ácido siálico, la vida media circulatoria se reduce de tres horas a tres minutos. Desde un punto de vista fundamental, es realmente importante saberqué azúcares están dónde. En la proteína de pico del virus SARS-CoV-2, por ejemplo, los azúcares protegerán las áreas de ese pico de una vacuna ".

La disposición de glicanos también ayuda al plegamiento y estabilidad de las proteínas, protege la proteína, refina su modo de acción y también puede afectar la respuesta inmune .
4 , 5 , 6 Los conocimientos adquiridos a partir del glucoanálisis impulsado por la EM permiten explorar nuevos enfoques y bioterapéuticos prometedores. Por ejemplo, Pagan y sus colegas convirtieron anticuerpos endógenos en mediadores antiinflamatorios in vivo mediante la ingeniería de biomoléculas capaces de unir galactosa y ácido siálico a anticuerpos específicos. Después de la administración de las enzimas modificadoras de glucanos, se atenuó la inflamación autoinmune in vivo . 5

MS es la columna vertebral del análisis de glucanos, y hay dos estrategias generales basadas en MS que se pueden emplear:
"de arriba hacia abajo" y "de abajo hacia arriba" . El análisis "de arriba hacia abajo" implica que las glicoproteínas intactas se aplican directamente a la EM sin separación o digestión extensas. "De abajo hacia arriba" implica alguna forma de liberación de glicanos utilizando métodos químicos o enzimáticos, después de lo cual se obtienen las secuencias de glicanos y proteínas. 7 Idealmente, el análisis de glicoproteínas incorporaría una combinación de tecnologías de separación para aumentar la confianza en las asignaciones, dice Rudd. "Hay muchas herramientas disponibles para determinar las características de la glicosilación. Para los glicómicos, donde se analizan los glicanos liberados, se puede usar láser asistido por matriztiempo de vuelo acoplado a desorción / ionización MALDI-ToF MS, cromatografía de interacción hidrófila con cromatografía líquida de ultra rendimiento HILIC-UPLC-MS , tándem MS y exoglucosidasas . Una combinación de estas técnicas le brindará un análisis detallado de su reserva de glucanos. Esto difiere del análisis de glucoproteínas intactas o de la glucoproteómica que se utiliza para el análisis de sitios ”.

Preparación de muestras rápida y eficiente

La preparación de muestras es un paso crucial en el flujo de trabajo de la proteómica, que afecta en gran medida las tasas de identificación de proteínas y péptidos. Sin embargo, los métodos de preparación de muestras no están estandarizados y muchos requieren largas horas para procesar las muestras y potencialmente resultan en un bajo rendimiento de péptidos, mala digestióneficiencia y baja reproducibilidad. Descargue esta nota de la aplicación para descubrir un flujo de trabajo que permite un procesamiento rápido y eficiente de diferentes muestras al tiempo que reduce significativamente el tiempo de uso.

Ver nota de la aplicación

Análisis de biosimilares de conducción


Se necesitan datos analíticos completos para avanzar en el desarrollo de biosimilares, es decir, versiones genéricas de productos biológicos que pueden registrarse después de la expiración de la patente del medicamento original. Para que los biosimilares sean aprobados, los fabricantes deben demostrar que solo hay diferencias muy pequeñas entre losbiosimilar y bioterapéutico de referencia, y que estas diferencias no tienen relevancia clínica.
8 Los métodos de EM, en combinación con métodos de separación de alta resolución como la cromatografía líquida y la electroforesis capilar, son la base del desarrollo de biosimilares. Los estudios preclínicos y clínicos solo se realizan cuando se demuestra que un anticuerpo biosimilar es "muy similar". 8 Si se considera que los biosimilares no son muy similares, deben someterse a una mayor evaluación preclínica y clínica, mientras que los biosimilares con perfiles dentro del rango de los biológicos originales pueden llegar al mercado más rápidamente. 8

Se necesitan pruebas sensibles para detectar pequeñas diferencias relacionadas con el producto que pueden surgir del uso de diferentes células huésped y sistemas de expresión, cambios en la producción o de diferentes protocolos de purificación o almacenamiento.
9 Según Beck y sus colegas, se espera que la EM nativa, la movilidad iónica acoplada a la EM IM-MS y el intercambio de hidrógeno / deuterio seguido de MS HDX-MS desempeñen un papel cada vez más importante en los estudios de comparabilidad de biosimilares y originadores. 8 Los diferentes enfoques permiten diferentes tipos de caracterización estructural: la MS nativa y la IM-MS brindan información estructural en el nivel superior, mientras que la HDX-MS se puede utilizar para estudiar los cambios estructurales en los anticuerpos monoclonales y en los agregados. 8

Espectrometría de masas: impulsando el desarrollo a lo largo de la tubería


Caracterizar los productos bioterapéuticos es un desafío clave para la industria. Sin embargo, gran parte del progreso logrado hasta la fecha no habría sido posible sin la EM. La técnica continúa evolucionando y respalda la investigación y el desarrollo desde el concepto hasta el bioprocesamiento, pasando por el análisis debiosimilares. El poder de la EM reside en su capacidad para detectar diferencias sutiles entre compuestos, y el poder de resolución es lo que necesita la industria.

Referencias

1. Marzano V, Tilocca B, Fiocchi A, et al. Examen de análisis de alérgenos alimentarios mediante proteómica basada en espectrometría de masas. Proteómica J . 2020; 215: 103636. Doi: 10.1016 / j.jprot.2020.103636

2. Brown HM, McDaniel TJ, Fedick PW, Mulligan CC. El papel actual de la espectrometría de masas en la medicina forense y las perspectivas futuras. Métodos anal. . 2020; 12 32: 3974-3997. Doi: 10.1039 / D0AY01113D

3. Griffiths J. Una breve historia de la espectrometría de masas. Química anal . 2008; 80 15: 5678-5683. Doi: 10.1021 / ac8013065

4. Rudd PM, Joao HC, Coghill E, et al. Las glicoformas modifican la estabilidad dinámica y la actividad funcional de una enzima. bioquímica . 1994; 33 1: 17-22. Doi: 10.1021 / bi00167a003

5. Pagan JD, Kitaoka M, Anthony RM. Sialilación diseñada de anticuerpos patógenos in vivo atenúa la enfermedad autoinmune. celda . 2018; 172 3: 564-577.e13. Doi: 10.1016 / j.cell.2017.11.041

6. Rudd PM, Elliott T, Cresswell P, Wilson IA, Dwek RA. La glicosilación y el sistema inmunológico. Ciencia Nueva York, NY . 2001; 291 5512: 2370-2376. Doi: 10.1126 / science.291.5512.2370

7. Liu H, Zhang N, Wan D, Cui M, Liu Z, Liu S. Análisis de glucoproteínas basado en espectrometría de masas y sus aplicaciones clínicas en el descubrimiento de biomarcadores del cáncer. proteómica clínica . 2014; 11 1: 14. doi: 10.1186 / 1559-0275-11-14

8. Beck A, Debaene F, Diemer H, et al. Caracterización por espectrometría de masas de vanguardia de anticuerpos originadores, biosimilares y bio mejores. J Espectrom. De masas 2015; 50 2: 285-297. Doi: 10.1002 / jms.3554

9. Schreiber S, Yamamoto K, Muniz R, Iwura T. Análisis fisicoquímico y caracterización biológica de FKB327 como biosimilar a adalimumab. Perspectiva de Pharmacol. Res. . 2020; 8 3 : e00604 doi: 10.1002 / prp2.604

    Conozca al autor
    Michele Trott, PhD
    Escritor científico
    Publicidad