CN105209907A - 用于生物治疗蛋白质产品中的宿主细胞蛋白质污染物的检测的swathtm数据独立性采集技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的系统及方法。通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从所述破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。所述循序窗口化采集是在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行,且针对所述质量范围产生每个经传输离子的每个产物离子的数据。接收一或多个所测量产物离子谱,且将所述一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较。通过报告来自所述库的匹配所述一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
Description
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2013年6月5日提出申请的第61/831,582号美国临时专利申请案的权益,所述美国临时专利申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
背景技术
单克隆抗体(mAb)是用以治疗一系列人类疾病的面向目标的生物治疗药物。mAb通常在例如中国仓鼠卵巢(CHO)或其它细胞系等生物系统中生产。由于翻译后修饰(PTM)、序列变异体、降解产物及污染物(例如,宿主细胞蛋白质)引起的IgG蛋白质的异质性必须完全地经特性化以理解mAb产品的纯度、稳定性及效力,且避免免疫原性。
用于检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞蛋白质污染物的当前方法(例如,非数据独立性采集(DIA)质谱方法、发现蛋白质组方法及多反应检测(MRM))严重依赖于二级试剂来对其进行检测。具体来说,通过将裂解液注射到兔子或其它小动物中来对宿主细胞进行裂解并形成多克隆抗体。然后在酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定中使用此抗体来检测任何宿主细胞蛋白质是否在其于宿主细胞内部生长之后在蛋白质生物治疗药物旁边行进穿过纯化过程。此教条中的主要假设是兔子与人类将对注射到其血流中的任何宿主细胞蛋白质具有类似免疫响应。结果证明此假设并非总是对的,且许多生物制药公司正面临着来自在兔子中不产生反应但在人类患者中引起有问题响应的宿主细胞蛋白质的挑战。
发明内容
揭示一种用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的系统。所述系统包含串联质谱仪及处理器。所述串联质谱仪通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从所述破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行所述循序窗口化采集。所述循序窗口化采集针对所述质量范围产生多个产物离子谱。
所述处理器自所述串联质谱仪接收所述多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱,将所述一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较,以及通过报告来自所述库的匹配所述一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
揭示一种用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法。使用串联质谱仪对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集。通过以下步骤执行所述循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行所述循序窗口化采集。所述循序窗口化采集针对质量范围产生多个产物离子谱。
使用处理器从串联质谱仪接收多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱。使用处理器将一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较。使用处理器通过报告来自库的匹配一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
揭示一种计算机程序产品,其包含有形计算机可读存储媒体,所述有形计算机可读存储媒体的内容包含具有指令的程序,所述指令在处理器上执行以便执行使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法。所述方法包含:提供系统,其中所述系统包括一或多个相异软件模块,且其中所述相异软件模块包括测量模块及检测模块。
所述测量模块自串联质谱仪接收多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱。所述串联质谱仪通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从所述破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行所述循序窗口化采集。所述循序窗口化采集针对所述质量范围产生多个产物离子谱。
所述检测模块将一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较,并且通过报告来自库的匹配一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
本文中陈述本发明人的教示的这些及其它特征。
附图说明
所属领域的技术人员将理解,下文所描述的图式仅用于图解说明目的。所述图式并非打算以任何方式限制本发明教示的范围。
图1是图解说明可在其上实施本发明教示的实施例的计算机系统的框图。
图2是展示根据各种实施例的用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的系统的示意图。
图3是展示根据各种实施例的用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法的例示性流程图。
图4是根据各种实施例的包含执行用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法的一或多个相异软件模块的系统的示意图。
图5图解说明根据各种实施例的用于来自复杂蛋白质组样本的蛋白质特性化的例示性5600系统。
图6是根据各种实施例的例示性SWATHTM扫描模态概述。
图7图解说明根据各种实施例的获得有关所有离子的MS/MS数据且可提供综合定量的例示性SWATHTM扫描。
图8是展示根据各种实施例的具有5个或5个以上无干扰转换的可观察肽百分比如何随前驱体及碎片离子隔离的窗口宽度而变化的例示性绘图。
图9是根据各种实施例的展示SWATHTM数据的实例的例示性绘图集合。
图10是根据各种实施例的展示SWATHTM分析软件的例示性绘图集合。
在详细描述本发明的一或多个实施例之前,所属领域的技术人员将了解,本发明在其应用方面并不限于以下详细描述中陈述的构造、组件布置及步骤布置的细节。本发明能够具有其它实施例并以各种方式来实践或执行。而且,应理解,本文中所使用的措辞及术语用于描述目的且不应视为具有限制性。
具体实施方式
计算机实施的系统
图1是图解说明可在其上实施本发明教示的实施例的计算机系统100的框图。计算机系统100包含用于传达信息的总线102或其它通信机构,及与总线102耦合用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包含存储器106,其可为耦合到总线102用于存储待由处理器104执行的指令的随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。存储器106还可用于在待由处理器104执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100进一步包含耦合到总线102用于存储用于处理器104的静态信息及指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供例如磁盘或光盘等存储装置110且其耦合到总线102用于存储信息及指令。
计算机系统100可经由总线102耦合到例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)等显示器112以向计算机用户显示信息。包含字母数字键及其它键的输入装置114耦合到总线102用于将信息及命令选择传达到处理器104。另一类型的用户输入装置为用于将方向信息及命令选择传达到处理器104且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116,例如鼠标、轨迹球或光标方向键。此输入装置通常具有在两个轴(第一轴(即,x)及第二轴(即,y))上的两个从由度,这允许所述装置规定在一平面中的位置。
计算机系统100可执行本发明教示。依照本发明教示的某些实施方案,由计算机系统100响应于处理器104执行存储器106中所含有的一或多个指令的一或多个序列而提供结果。可将此类指令从例如存储装置110等另一计算机可读媒体读取到存储器106中。存储器106中所含有的指令序列的执行致使处理器104执行本文中所描述的过程。或者,可代替或组合软件指令而使用硬连线电路来实施本发明教示。因此,本发明教示的实施方案并不限于硬件电路与软件的任何特定组合。
在各种实施例中,计算机系统100可跨越网络连接到像计算机系统100的一或多个其它计算机系统以形成网络化系统。所述网络可包含私有网络或公共网络,例如互联网。在网络化系统中,一或多个计算机系统可存储数据且将所述数据供应到其它计算机系统。存储且供应数据的一或多个计算机系统可称为服务器或云(在云计算场景中)。举例来说,一或多个计算机系统可包含一或多个网页服务器。举例来说,到及从服务器或云发送及接收数据的其它计算机系统可称为客户端或云装置。
如本文中所使用的术语“计算机可读媒体”是指参与将指令提供到处理器104以供执行的任何媒体。此媒体可呈许多形式,包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体及发射媒体。举例来说,非易失性媒体包含光盘或磁盘,例如存储装置110。易失性媒体包含动态存储器,例如存储器106。传输媒体包含同轴电缆、铜线及光纤,包含包括总线102的导线。
举例来说,常见形式的计算机可读媒体或计算机程序产品包含软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁性媒体、CD-ROM、数字视盘(DVD)、蓝光盘、任何其它光学媒体、拇指驱动器、存储器卡、RAM、PROM及EPROM、快闪EPROM、任何其它存储器芯片或盒式磁盘,或者计算机可从其读取的任何其它有形媒体。
在将一或多个指令的一或多个序列载运到处理器104以供执行时,可涉及各种形式的计算机可读媒体。举例来说,最初可在远程计算机的磁盘上载运指令。所述远程计算机可将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器经由电话线发送指令。在计算机系统100本地的调制解调器可接收电话线上的数据并使用红外发射器将数据转换为红外信号。耦合到总线102的红外检测器可接收在红外信号中载运的数据并将数据置于总线102上。总线102将数据载运到存储器106,处理器104从存储器106检索并执行指令。由存储器106接收的指令在由处理器104执行之前或之后可任选地存储于存储装置110上。
根据各种实施例,经配置以由处理器执行以执行方法的指令存储于计算机可读媒体上。所述计算机可读媒体可为存储数字信息的装置。举例来说,计算机可读媒体包含如存储软件的领域中已知的紧致磁盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读媒体由适合于执行经配置而被执行的指令的处理器存取。
已出于图解说明及描述的目的而呈现对本发明教示的各种实施方案的以下描述。其并非穷尽性的且不将本发明教示限制于所揭示的精确形式。鉴于以上教示,可能存在若干修改形式及变化形式或可从本发明教示的实践获得所述修改形式及变化形式。另外,所描述实施方案包含软件,但本发明教示可实施为硬件与软件的组合或以单独的硬件来实施。可用面向对象的程序设计系统及非面向对象的程序设计系统两者来实施本发明教示。
用于检测宿主细胞蛋白质污染物的系统及方法
如上所述及,单克隆抗体(mAb)是用以治疗一系列人类疾病的面向目标的生物治疗药物。mAb通常在例如中国仓鼠卵巢(CHO)或其它细胞系等生物系统中生产。由于翻译后修饰(PTM)、序列变异体、降解产物以及污染物(例如,宿主细胞蛋白质)引起的IgG蛋白质的异质性必须完全地经特性化以理解mAb产品的纯度、稳定性以及效力,且避免免疫原性。质谱法(MS)是用于mAb特性化的优越方法。
在各种实施例中,方法及系统提供数据独立性分析方法,所述数据独立性分析方法提供优于其它MS策略的优点,这是因为数据独立性分析方法捕获来自给定样本的每个碎片离子的综合定量质谱/质谱(MS/MS或MS2)色谱图(其可在获取采集后被大量采集挖掘)。
在各种实施例中,方法及系统使用循序窗口化采集(SWATHTM)技术来获得对任何蛋白质生物治疗药物的胰蛋白酶消化中的每个肽的每个碎片离子的定量测量。
在各种实施例中,方法及系统然后使用依据宿主细胞生物体的基因组构建的库或使用依据宿主细胞胰蛋白酶消化的数据相依性采集分析构建的光谱库来针对宿主细胞蛋白质的存在挖掘后续数据。通过使用定量质谱技术,兔子的反应性是假设的。SWATHTM技术对于此应用来说是优越的,这是因为在数据采集之前不需了解污染蛋白质,并且因为SWATHTM采集含有对在给定时间下的产品消化中的所有肽的所有碎片离子的完整定量记录,所述记录也用作历史记录。
在一个例示性实验中,通过SWATHTM分析检测到污染物蛋白质对产品蛋白质的百万分之7(重量:重量)。
在各种实施例中,与发现蛋白质组方法(例如,信息相依性采集(IDA))相比,方法及系统由于具有每一碎片离子的色谱图而提供较高灵敏度、所发现污染物光谱的较高置信度。
在各种实施例中,方法及系统有助于解析近洗脱近等重化合物的碎片的所有权,而常规IDA方法可仅具有一个或两个MS2光谱且无色谱图。
在各种实施例中,与多反应检测(MRM)定量相比,方法及系统提供至少两个优点。首先,用户/客户不需提前准确地知道其要寻找什么,且不存在采集前方法建立。此外,方法及系统捕获对仪器可见的每个前驱体离子的每个碎片的碎片离子色谱图,所以所得的数据含有对可在稍后针对在以后可能是一个问题的污染物而挖掘的产品的当前状态的数字记录。
在各种实施例中,方法及系统提供对客户产品的质量的较高置信度。
在各种实施例中,方法及系统实现对不稳定抗体试剂的较低依赖性以确保可注射生物治疗产品的安全性。
在各种实施例中,方法及系统允许跟踪产品在数量上随时间的改变的更大能力,以及对生产、纯化及产品配制中的问题的更快速反应。
宿主细胞污染物检测系统
图2是展示根据各种实施例的用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的系统200的示意图。系统200包含串联质谱仪210、处理器220,以及分离装置230。
串联质谱仪210可包含一或多个物理质量滤波器及一或多个物理质量分析器。串联质谱仪的质量分析器可包含但不限于飞行时间(TOF)、四极、离子阱、线性离子阱、轨道阱或傅里叶变换质量分析器。
串联质谱仪210通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。
在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行循序窗口化采集,且其中循序窗口化采集针对质量范围产生多个产物离子谱。
处理器220可为但不限于计算机、微处理器,或能够从串联质谱仪210发送及接收控制信号及数据并处理数据的任何装置。处理器220与串联质谱仪210通信,从串联质谱仪接收多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱,将一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较,并且通过报告来自库的匹配一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
在各种实施例中,处理器220执行对从破碎的经传输前驱体离子产生的每一产物离子的定量且量化所检测的一或多个宿主细胞污染物。
在各种实施例中,宿主细胞蛋白质库是依据宿主细胞生物体的基因组而构建的。
在各种实施例中,宿主细胞蛋白质库包括光谱数据且是依据宿主细胞胰蛋白酶消化的数据相依性采集分析而构建的。
在各种实施例中,蛋白质生物治疗产品样本包括单克隆抗体(mAb)或一或多个多克隆抗体。
在各种实施例中,执行宿主细胞污染物检测而无需酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定。
串联质谱仪210也可包含分离装置230。分离装置230可执行包含但不限于以下各项的分离技术:液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法或离子迁移法。串联质谱仪210可分别包含在空间或时间上的分离质谱分析阶段或步骤。举例来说,分离装置230从混合物分离样本。在各种实施例中,分离装置230包括液相色谱法装置,且在液相色谱法(LC)循环时间内采集每一步进式前驱体质量窗口的产物离子谱。
宿主细胞污染物检测方法
图3是展示根据各种实施例的用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法300的例示性流程图。
在方法300的步骤310中,使用串联质谱仪对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集。通过以下步骤执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行循序窗口化采集。循序窗口化采集针对质量范围产生多个产物离子谱。
在步骤320中,使用处理器从串联质谱仪接收多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱。
在步骤330中,使用处理器将一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较。
在步骤340中,使用处理器通过报告来自库的匹配一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
宿主细胞污染物检测计算机程序产品
在各种实施例中,计算机程序产品包含有形计算机可读存储媒体,所述有形计算机可读存储媒体的内容包含具有指令的程序,所述指令在处理器上执行以便执行用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法。此方法由包含一或多个相异软件模块的系统执行。
图4是根据各种实施例的包含执行用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法的一或多个相异软件模块的系统400的示意图。系统400包含测量模块410及检测模块420。
测量模块410从串联质谱仪接收多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱。串联质谱仪通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子。在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行循序窗口化采集。循序窗口化采集针对质量范围产生多个产物离子谱。
检测模块420将一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较,并且通过报告来自库的匹配一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物
数据实例
图5图解说明根据各种实施例的用于来自复杂蛋白质组样本的蛋白质特性化的例示性5600系统500。
样本制备
在各种实施例中,IgGlmAb经还原或烷基化及胰蛋白酶消化。此消化产物的恒定浓度掺加有表示污染宿主细胞蛋白质的变化性含量的β半乳糖苷酶消化浓度的范围。
色谱法
在各种实施例中,使用EksigentekspertTMultraLC100-XL系统分析样本。将变化量的裂解液加载到(例如)0.5或1.0mm×10cmChromXPC18-CL3ìm管柱上。运行120或240分钟内(例如)3%到35%乙腈(0.1%甲酸)的洗脱梯度。
质谱法
在各种实施例中,使用(例如)5600系统分析未经改性且经掺加mAb消化产物。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的质谱系统。
在各种实施例中,举例来说,使用信息相依性采集(IDA)液相色谱法MS/MS(LCMS/MS)方法执行肽鉴定。本文中仅出于图解说明目的描述IDALCMS/MS。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的质谱方法。
在各种实施例中,一式三份地对每一样本执行例如SWATHTM采集的数据独立性采集策略以使用(例如)10或25DaQl窗口宽度采集介于400m/z与1200m/z之间的每个前驱体的定量MS/MS色谱图。本文中仅出于图解说明目的描述SWATHTM采集。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的数据独立性采集技术。
在各种实施例中,分析所提取离子色谱图的峰区以提供来自经消化mAb的每一肽的化学状态的定量指纹。5600系统的高灵敏度实现非常快速的MS/MS采集速率,从而允许(例如)MS/MS以IDA模式的低至20毫秒(ms)的累计时间。
在各种实施例中,为充分利用仪器速度并获得最佳覆盖深度,可最佳化IDA工作流程,使得软件开销最小化。在各种实施例中,IDA方法包含高分辨率飞行时间(TOF)MS调查扫描,接着立刻继以(例如)20MS/MS扫描(具有50毫秒最小累计时间)。所属领域的技术人员将了解同样可应用不同数目个MS/MS扫描。
在各种实施例中,使用(例如)III源及经加热界面喷射来自管柱的洗脱液。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它喷射方法。
数据处理
在各种实施例中,使用(例如)具有集成错误发现率(FDR)分析的软件4.5处理所有数据。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的数据处理软件工具。
在各种实施例中,使用(例如)在软件以及MarkerViewTM统计分析软件内部具有SWATHTM采集MicroApp的附带MS/MSALL执行进一步数据分析。本文中仅出于图解说明目的描述这些软件工具。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的数据处理软件工具。
具有SWATHTM采集的MS/MSALL
在各种实施例中,举例来说,用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法及系统利用具有SWATHTM采集的MS/MSALL。
在各种实施例中,具有SWATHTM采集的MS/MSALL是在单个运行中由(例如)采集复杂样本中的所有可检测分析物的高分辨率可量化MS/MS数据的Triple系统技术实现的数据独立性工作流程。本文中仅出于图解说明目的描述Triple系统。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的采集系统。
在各种实施例中,SWATHTM采集使用跨质量范围步进的宽隔离窗口,从而以色谱时间标度收集高分辨率复合MS/MS光谱。
在各种实施例中,具有SWATHTM采集的MS/MSALL通过在高分辨率下产生采集后碎片离子提取离子色谱图(XIC)实现数据处理以用于定量与身份确认。
在各种实施例中,具有SWATHTM采集的MS/MSALL实现样本中所有事物的定量及确认,提供对样本中所有事物的数字记录,且提供用于采集所有数据的单个方法。
SWATHTM利用高分辨率MS2以用于高保真定量
图6是根据各种实施例的例示性SWATHTM扫描模态概述600。标准多反应检测(MRM)定量610具有两个四极子上的0.7Da隔离,从而产生展示为假产物离子表示615的单反应检测(SRM)跟踪。在5600系统上可得的高分辨率MRM或MRMHR620仍在0.7Da的宽度下扫描Ql,但碎片离子色谱图可从窄得多的宽度(0.007Da)下的高分辨率(>30K)MS/MS扫描提取,从而实现较高灵敏度。MRMHR620产生高分辨率且高质量准确度产物离子谱625。SWATHTM技术630最大化MS/MS分辨率的使用,从而从Ql宽隔离(约25Da)的破碎提取窄碎片离子色谱图。SWATHTM技术630产生高分辨率及高质量准确度产物离子谱635。
综合定量
图7图解说明根据各种实施例的获得有关所有离子的MS/MS数据并可提供综合定量的例示性SWATHTM扫描700。通过使质量范围以25Da增量步进,观察所有所观察离子的碎片离子色谱图。使用宽四极子1(Ql)隔离窗口(例如,25Da或用户定义的)。5600系统速度允许对质量范围的完全覆盖。获得所有碎片离子的高分辨率XIC数据。
结果/总结
在试验中,在数据独立性工作流程中,使Ql四极子跨目标质量范围以25Da步阶的增量步进。在碰撞室中使来自25Da宽窗口的经传输离子破碎,并在高分辨率下的TOFMS分析仪中分析碎片。此在LC循环时间内完成,使得采集样本中的每个肽上的MS/MS光谱。然后在采集后产生高分辨率XIC以用于量化。扼要描述此mAb的异质性,观察95.8%的肽序列涵盖率。观察四个脱酰胺作用位点及五个氧化作用位点,且将其肽相对于未经改性形式而量化。依据重复分析的峰区的比较通常在5%循环伏安法(CV)内。另外,数据指示可检测远低于0.01%污染物含量下的"宿主细胞蛋白质"。使用定量SWATHTM方法,在单个样本运行中,可采集有关来自介于400m/z与1200m/z之间的每个前驱体肽离子的每个碎片离子的MS/MS数据。通过回顾性地检查数据,可以如MRM一样的保真度及灵敏度对PTM异质性及宿主细胞蛋白质污染的程度进行量化,而无需任何预先方法建立或对PTM或污染蛋白质的预知。
目标采集策略的接入特异性
图8是展示根据各种实施例的具有5个或5个以上无干扰转换的可观察肽百分比如何随前驱体及碎片离子隔离的窗口宽度而变化的例示性绘图800。黑色区610绘示具有少于4个无干扰转换的肽百分比,且白色区620绘示具有5个或5个以上无干扰转换的肽百分比。SWATHTM是在选择性方面堪比MRM的唯一DIA技术。
参考图8,量化的目标是具有每肽的多个碎片离子以用于XIC产生及集成。在各种实施例中,使用来自肽储存库(例如,PeptideAtlas)的肽,计算依据隔离及检测分辨率所观察的碎片离子干扰的频率。随着隔离或检测上的分辨率减少,具有五个无干扰XIC的肽的数目下降。
单个SWATHTM采集窗口
图9是展示根据各种实施例的SWATHTM数据的实例的例示性绘图集合900。具体来说,图9展示单个SWATHTM数据集的可视化绘示。色谱图910及热图920是依据550-575SWATHTM的m/z比率。在此单个采集内部,存在正如上文的23个其它三位数据集。在图9中展示的热图920中,X轴表示时间,Y轴为m/z比率,且强度由颜色表示。水平框指示ql选择窗口,且所述框外部的所有离子都为碎片。举例来说,每一垂直条纹为垂直框内部的MS/MS光谱。
参考图9,在各种实施例中,方法及系统使用25Da窗口覆盖LC时间帧中的肽质量范围。图9也展示三维数据,以及介于550到575质量对电荷(m/z)比率的所有前驱体的MS/MS。
SWATHTM分析工具
图10是根据各种实施例的展示SWATHTM分析软件的例示性绘图集合1000。左上窗格1010是来自离子库的蛋白质及肽的例示性列表,例如来自所测量样本的IDA运行的ProteinPilotTM组文件。图10的右上窗格1020是展示每一SWATHTM数据文件的例示性总离子流(TIC)色谱图的例示性绘图。左下窗格1030是展示来自选自左上窗格1010的肽的六个碎片离子的例示性XIC色谱图的例示性绘图。右下窗格1040是展示在左下窗格1030的色谱图的顶部收集的跨来自离子库的光谱的MS/MS光谱的例示性镜像绘图。
SWATHTM分析:MarkerViewTM结果-蛋白质数据
在各种实施例中,可使用SWATHTM数据执行主要组分变量分组分析。使用MarkerViewTM软件,例如,可通过绘图容易地显现并跟踪蛋白质浓度改变的趋势。在跟踪复杂数据集中的每个单个肽的浓度时具有强大软件尤其重要。
在各种实施例中,SWATHTM分析能够以MRM级灵敏度及保真度检测污染物,而不必在测定的开始就要知道寻求什么。结论
具有SWATHTM采集的MS/MSALL是新颖性数据独立性采集策略,其提供所有可检测离子的综合高分辨率MS/MS数据、在无方法建立下类似于MRM的高质量定量,以及容易且可追溯的数据询问。
在各种实施例中,SWATHTM数据可由(例如)软件及MarkerViewTM软件处理,或经提取以供第三方信息学工具使用。所属领域的技术人员将了解同样可使用其它类型的数据处理软件工具。
在各种实施例中,SWATHTM采集对于量化生物蛋白质产品中的蛋白质污染物来说是理想的。
在各种实施例中,方法及系统提供堪比酶联免疫吸附测定法(ELISA)的定量灵敏度及保真度,而无有关试剂制备的安全问题,这是因为并不是在人体中产生反应的所有东西都会在兔子中产生反应。
在各种实施例中,方法及系统捕获对蛋白质产品中的所有肽的所有碎片的数字记录。此可用以跟踪随时间的改变,且所述数据可用作样本在给定时间处的当前状态的数字档案。可追溯地挖掘此数据以用于以后的任何蛋白质污染物问题。
尽管结合各种实施例描述了本发明教示,但并不打算将本发明教示限制于此类实施例。相反,本发明教示囊括各种替代方案、修改形式及等效形式,如所属领域的技术人员将了解。
此外,在描述各种实施例时,说明书可能已将方法及/或过程呈现为特定步骤序列。然而,在所述方法或过程不依赖于本文中所陈述的特定步骤序列的前提下,所述方法或过程应不限制于所描述的特定步骤序列。如所属领域的技术人员将了解,可能有其它步骤序列。因此,说明书中所陈述的步骤的特定次序不应理解为对权利要求书的限制。另外,针对于所述方法及/或过程的权利要求不应限制于其步骤以所写的次序的执行,且所属领域的技术人员可容易了解,所述序列可变化且仍保持在各种实施例的精神及范围内。
Claims (15)
1.一种用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的系统,其包括:
串联质谱仪,其通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从所述破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子,其中所述循序窗口化采集是在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行,且其中所述循序窗口化采集针对所述质量范围产生多个产物离子谱;及
处理器,其与所述串联质谱仪通信,所述处理器
从所述串联质谱仪接收所述多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱,
将所述一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较,及
通过报告来自所述库的匹配所述一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
2.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统,其中所述处理器进一步执行对从所述破碎的经传输前驱体离子产生的每一产物离子的定量并量化所检测的所述一或多个宿主细胞污染物。
3.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统,其中所述宿主细胞蛋白质库是依据所述宿主细胞生物体的基因组而构建的。
4.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统,其中所述宿主细胞蛋白质库包括光谱数据且是依据宿主细胞胰蛋白酶消化的数据相依性采集分析而构建的。
5.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其中所述蛋白质生物治疗产品样本包括单克隆抗体mAb或一或多个多克隆抗体。
6.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统,其进一步包括从混合物分离所述样本的分离装置。
7.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统,其中所述分离装置包括液相色谱法装置,且在液相色谱法LC循环时间内采集每一步进式前驱体质量窗口的产物离子谱。
8.一种用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法,其包括:
使用串联质谱仪通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从所述破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子,其中所述循序窗口化采集是在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行,且其中所述循序窗口化采集针对所述质量范围产生每个经传输前驱体离子的每个产物离子的数据;及
使用处理器从所述串联质谱仪接收所述多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱;
使用所述处理器将所述一或多个所测量产物离子谱与宿主细胞蛋白质库进行比较;及
使用所述处理器通过报告来自所述库的匹配所述一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
9.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其进一步包括:
使用所述处理器执行对从所述破碎的经传输前驱体离子产生的每一产物离子的定量;及
使用所述处理器量化所检测的所述一或多个宿主细胞污染物。
10.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其中所述宿主细胞蛋白质库是依据所述宿主细胞生物体的基因组而构建的。
11.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其中所述宿主细胞蛋白质库包括光谱数据且是依据宿主细胞胰蛋白酶消化的数据相依性采集分析而构建的。
12.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其中所述蛋白质生物治疗产品样本包括单克隆抗体mAb或一或多个多克隆抗体。
13.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其进一步包括使用分离装置从混合物分离所述样本。
14.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法,其中所述分离装置包括液相色谱法装置,且在液相色谱法LC循环时间内采集每一步进式前驱体质量窗口的产物离子谱。
15.一种计算机程序产品,其包括有形计算机可读存储媒体,所述有形计算机可读存储媒体的内容包含具有指令的程序,所述指令在处理器上执行以便执行用于使用循序窗口化采集串联质谱法检测蛋白质生物治疗产品中的宿主细胞污染物的方法,所述方法包括:
提供系统,其中所述系统包括一或多个相异软件模块,且其中所述相异软件模块包括测量模块及检测模块;
使用所述测量模块从串联质谱仪接收多个产物离子谱的一或多个所测量产物离子谱,所述串联质谱仪通过以下步骤对蛋白质生物治疗产品样本执行循序窗口化采集:使前驱体质量窗口跨质量范围循序步进,使每一步进式前驱体质量窗口的经传输前驱体离子破碎,以及分析从所述破碎的经传输前驱体离子产生的产物离子,其中所述循序窗口化采集是在数据采集之前无任何有关污染蛋白质的信息的情况下执行,且其中所述循序窗口化采集针对所述质量范围产生所述多个产物离子谱;
使用所述检测模块将所述一或多个所测量产物离子谱与所述宿主细胞蛋白质库进行比较;及
使用所述检测模块通过报告来自所述库的匹配所述一或多个所测量产物离子谱的宿主细胞蛋白质来检测一或多个宿主细胞污染物。
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