EA044768B1 - TWO-COLUMN LC-MS SYSTEM AND METHODS OF ITS APPLICATION - Google Patents
TWO-COLUMN LC-MS SYSTEM AND METHODS OF ITS APPLICATION Download PDFInfo
- Publication number
- EA044768B1 EA044768B1 EA202091825 EA044768B1 EA 044768 B1 EA044768 B1 EA 044768B1 EA 202091825 EA202091825 EA 202091825 EA 044768 B1 EA044768 B1 EA 044768B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- column
- peptides
- protein
- eluted
- peptide fragments
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 title description 14
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 58
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims description 56
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 23
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 19
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 claims description 16
- 102000007079 Peptide Fragments Human genes 0.000 claims description 15
- 108010033276 Peptide Fragments Proteins 0.000 claims description 15
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 claims description 8
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 claims description 6
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 claims description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 2
- 102000037865 fusion proteins Human genes 0.000 claims description 2
- 108020001507 fusion proteins Proteins 0.000 claims description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 claims 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 230000007026 protein scission Effects 0.000 claims 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 21
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000012510 peptide mapping method Methods 0.000 description 5
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N trifluoroacetic acid Substances OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PZBFGYYEXUXCOF-UHFFFAOYSA-N TCEP Chemical compound OC(=O)CCP(CCC(O)=O)CCC(O)=O PZBFGYYEXUXCOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000738 capillary electrophoresis-mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- PGLTVOMIXTUURA-UHFFFAOYSA-N iodoacetamide Chemical compound NC(=O)CI PGLTVOMIXTUURA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 238000004366 reverse phase liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229940126622 therapeutic monoclonal antibody Drugs 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- 108010016626 Dipeptides Proteins 0.000 description 1
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 1
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012062 aqueous buffer Substances 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 description 1
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006862 enzymatic digestion Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000000734 protein sequencing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- -1 tert-hydrofuran Chemical compound 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Description
Область изобретенияField of invention
Изобретение в целом относится к системам и способам для улучшения сиквенирования белка.The invention generally relates to systems and methods for improving protein sequencing.
Уровень техники изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Подтверждение первичной последовательности терапевтических моноклональных антител (мАт/mAb) методом жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС) после триптического расщепления является важным анализом, обычно выполняемым в биотехнологической промышленности. Полный охват последовательности является весьма желательным для анализа пептидного картирования терапевтических моноклональных антител, но он не всегда достижим с помощью только триптического расщепления. Небольшие и/или гидрофобные пептиды с плохим удержанием или без удержания на часто используемой колонке С18 часто не обнаруживаются МС, что приводит к пробелам в карте покрытия. Это особенно проблематично, если пропущенная последовательность принадлежит критическим областям, определяющим комплементарность. Для достижения 100% покрытия часто требуется вторичное ферментативное расщепление. В качестве альтернативы, новая технология капилярного зонального ектрофореза в паре с масс спектрометрией (КЭ-MC/CE-MS) может обеспечить охват 100%, но доступность таких платформ все еще ограничена.Confirmation of the primary sequence of therapeutic monoclonal antibodies (mAbs/mAbs) by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) after tryptic digestion is an important analysis commonly performed in the biotechnology industry. Complete sequence coverage is highly desirable for peptide mapping analysis of therapeutic monoclonal antibodies, but is not always achievable using tryptic digestion alone. Small and/or hydrophobic peptides with poor or no retention on the commonly used C18 column are often not detected by MS, resulting in gaps in the coverage map. This is especially problematic if the missing sequence belongs to critical regions that determine complementarity. Secondary enzymatic digestion is often required to achieve 100% coverage. Alternatively, the new technology of capillary zone ectrophoresis coupled to mass spectrometry (CE-MS/CE-MS) can provide 100% coverage, but the availability of such platforms is still limited.
Поэтому целью данного изобретения является предоставление систем и способов получения полных аминокислотных последовательностей белков.It is therefore an object of this invention to provide systems and methods for obtaining complete amino acid sequences of proteins.
Краткое описание сущности изобретенияBrief description of the invention
Предложена двухколоночная система жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС) и способы ее применения. В одном варианте осуществления предложена двухколоночная система жидкостной хроматографии, включающая в себя первую колонку с жидкостным соединением (fluid communication) с первым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном (multi-port switching diverter valve), вторую колонку с жидкостным соединением с первым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; второй мультипортовый переключающийся перенаправляющий клапан в жидкостном соединении с первым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; масс-спектрометр в жидкостном соединении со вторым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; резервуар для сбора в жидкостном соединении со вторым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; и компьютер в электронном соединении с двухколоночной системой хроматографии для управления потоком жидкости через систему путем конфигурирования портов первого и второго мультипортового переключающегося перенаправляющего клапана во множественные конфигурации. Указанная система может дополнительно содержать детектор, например, УФдетектор и/или масс-спектрометр, и резервуар для сбора. Как правило, первая колонка заполнена материалом для разделения неполярных и гидрофобных пептидов, а вторая колонка заполнена материалом для разделения полярных пептидов. Например, первая колонка может быть колонкой С18, а вторая колонка может быть пористой графитовой колонкой.A two-column liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) system and methods for its application are proposed. In one embodiment, a two-column liquid chromatography system is provided, including a first fluid communication column with a first multi-port switching diverter valve, a second fluid communication column with a first multi-port switching diverter valve; a second multiport switching redirect valve in fluid connection with the first multiport switching redirection valve; a mass spectrometer in fluid connection with a second multiport switching redirection valve; a collection reservoir in fluid connection with a second multiport switching redirect valve; and a computer in electronic communication with the two-column chromatography system for controlling the flow of liquid through the system by configuring the ports of the first and second multiport switching redirect valve into multiple configurations. Said system may further comprise a detector, for example a UV detector and/or a mass spectrometer, and a collection reservoir. Typically, the first column is filled with material to separate non-polar and hydrophobic peptides, and the second column is filled with material to separate polar peptides. For example, the first column may be a C18 column and the second column may be a porous graphite column.
В другом варианте осуществления мультипортовые переключающиеся перенаправляющие клапаны сконфигурированы с возможностью пропускания жидкой среды из первой колонки через вторую колонку. В еще одном варианте осуществления мультипортовые переключающиеся перенаправляющие клапаны выполнены с возможностью пропускания жидкости из первой колонки в обход второй колонки и протекания в масс-спектрометр.In another embodiment, the multiport switching redirect valves are configured to allow fluid from a first column to pass through a second column. In yet another embodiment, the multiport switching redirect valves are configured to allow liquid from the first column to bypass the second column and flow into the mass spectrometer.
В другом варианте осуществления предложен способ определения последовательности белка путем расщепления белка для получения пептидных фрагментов белка, загрузки пептидных фрагментов в первую высокоэффективную жидкостную хроматографическую колонку в условиях, в которых некоторые из пептидных фрагментов сохраняются на первой колонке и некоторые из пептидных фрагментов не сохраняются на первой колонке. Пептиды, не удерживаемые в первой колонке, поступают непосредственно во вторую колонку для высокоэффективной жидкостной хроматографии, при этом, по меньшей мере, часть пептидов, не удерживаемых в первой колонке, удерживается во второй колонке. Способ включает элюирование пептидов, удерживаемых в первой колонке, таким образом, что элюированные пептиды обходили вторую колонку. Элюированные пептиды анализируют масс-спектрометрией для определения аминокислотной последовательности пептидов. Пептиды из второй колонки также элюируют и анализируют масс-спектрометрией для определения аминокислотной последовательности элюированных пептидов. Комбинированные последовательности элюированных пептидов из первой и второй колонок обеспечивают полную аминокислотную последовательность белка. В одном варианте осуществления сиквенируемый белок представляет собой антитело, например моноклональное антитело или слитый белок.In another embodiment, a method is provided for determining the sequence of a protein by digesting the protein to produce peptide fragments of the protein, loading the peptide fragments onto a first high performance liquid chromatography column under conditions in which some of the peptide fragments are retained on the first column and some of the peptide fragments are not retained on the first column. . Peptides not retained in the first column are passed directly to a second high performance liquid chromatography column, wherein at least a portion of the peptides not retained in the first column are retained in the second column. The method includes eluting peptides retained in the first column such that the eluted peptides bypass the second column. The eluted peptides are analyzed by mass spectrometry to determine the amino acid sequence of the peptides. Peptides from the second column are also eluted and analyzed by mass spectrometry to determine the amino acid sequence of the eluted peptides. The combined sequences of the eluted peptides from the first and second columns provide the complete amino acid sequence of the protein. In one embodiment, the protein being sequenced is an antibody, such as a monoclonal antibody or fusion protein.
В другом варианте осуществления первая колонка заполнена материалом для разделения неполярных пептидов, а вторая колонка заполнена материалом для разделения полярных пептидов. Например, первая колонка может представлять собой колонку С18, а вторая колонка может представлять собой пористую графитовую колонку. В определенных вариантах осуществления белок восстанавливается и алкилируется перед расщеплением. Белки обычно ферментативно расщепляются, например, с использованием трипсина.In another embodiment, the first column is filled with material for separating non-polar peptides and the second column is filled with material for separating polar peptides. For example, the first column may be a C18 column and the second column may be a porous graphite column. In certain embodiments, the protein is reduced and alkylated before cleavage. Proteins are usually digested enzymatically, for example using trypsin.
В одном варианте осуществления пептиды, элюированные с колонки С18, анализируют массспектрометрией в диапазоне сканирования от 300 до 2000 м/з, а пептиды, элюированные с колонки PGC,In one embodiment, peptides eluted from a C18 column are analyzed by mass spectrometry over a scan range of 300 to 2000 m/z, and peptides eluted from a PGC column are analyzed by mass spectrometry over a scan range of 300 to 2000 m/z.
- 1 044768 анализируют масс-спектрометрией в диапазоне сканирования от 200 до 2000 м/з.- 1 044768 are analyzed by mass spectrometry in the scanning range from 200 to 2000 m/z.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Фиг. 1 представляет собой схему иллюстративной двухколоночной системы ЖХ-МС.Fig. 1 is a diagram of an exemplary two-column LC-MS system.
Фиг. 2А-2С представляют собой схематические диаграммы конфигурации сдвоенных перенаправляющих клапанов. Линии указывают путь потока растворителя, когда перенаправляющие клапаны настроены в режимах Загрузка, Элюция С18 или Элюция PGC. Положение 1-x/1-x относится к положениям портов перенаправляющих клапанов 1 и 2 соответственно.Fig. 2A-2C are schematic diagrams of the configuration of dual redirection valves. The lines indicate the solvent flow path when the redirect valves are configured in Load, C18 Elution, or PGC Elution modes. The 1-x/1-x position refers to the redirect valve port positions 1 and 2 respectively.
Фиг. 3 - изображение пользовательского интерфейса, демонстрирующее иллюстративную настройку способа масс-спектрометра для сбора данных для двухколоночной конфигурации PGC-C18.Fig. 3 is a user interface image showing an exemplary mass spectrometer acquisition method setup for a two-column PGC-C18 configuration.
Фиг. 4 представляет собой таблицу, демонстрирующую репрезентативный пример градиента элюции C18-PGC.Fig. 4 is a table showing a representative example of a C18-PGC elution gradient.
На фиг. 5А и 5В представлены фотографии первого мультипортового переключающегося перенаправляющего клапана, расположенного над вторым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном.In fig. 5A and 5B are photographs of a first multiport switching redirect valve located above a second multiport switching redirection valve.
Фиг. 6А - снимок экрана пользовательского интерфейса, демонстрирующий параметры для элюции С18. Фиг. 6В - снимок экрана пользовательского интерфейса, демонстрирующий параметры для элюции PGC.Fig. 6A is a screenshot of a user interface showing parameters for C18 elution. Fig. 6B is a screenshot of a user interface showing parameters for PGC elution.
Фиг. 7А, В представляют собой иллюстративную общую ионную хроматограмму (TIC) анализа картирования пептидов C18-PGC.Fig. 7A,B are an exemplary total ion chromatogram (TIC) of a C18-PGC peptide mapping analysis.
Подробное описание сущности изобретенияDetailed description of the invention
Определения.Definitions.
Используемый в данном документе термин пептидное картирование относится к методике характеризации белков и выяснения их первичных аминокислотных структур. Это широко используемый метод для характеризации моноклональных антител и других фармацевтических препаратов на основе рекомбинантных белков.As used herein, the term peptide mapping refers to a technique for characterizing proteins and elucidating their primary amino acid structures. It is a widely used method for characterizing monoclonal antibodies and other recombinant protein-based pharmaceuticals.
Используемый в данном документе термин триптические пептиды относится к пептидам, которые генерируются путем переваривания более крупных белков в более мелкие пептиды с использованием сериновой протеазы трипсина. Трипсин расщепляет белки на пептиды со средним размером от 700 до 1500 Дальтон путем гидролиза пептидных связей на карбоксиконцевой стороне аминокислотных остатков аргинина и лизина.As used herein, the term tryptic peptides refers to peptides that are generated by digestion of larger proteins into smaller peptides using the serine protease trypsin. Trypsin cleaves proteins into peptides with an average size of 700 to 1500 Daltons by hydrolyzing peptide bonds on the carboxy-terminal side of the amino acid residues arginine and lysine.
Используемый в данном документе термин колонка из пористого графитового углерода (PGC) относится к колонке для хроматографии, которая состоит из пористого графитового углерода. Это хорошая стационарная фаза в жидкостной хроматографии из-за уникального удержания и разделения очень полярных соединений.As used herein, the term porous graphitic carbon (PGC) column refers to a chromatography column that is composed of porous graphitic carbon. It is a good stationary phase in liquid chromatography due to its unique retention and separation of highly polar compounds.
Используемый в данном документе термин колонка С18 относится к колонке для хроматографии с обращенной фазой, обычно используемой в жидкостной хроматографии. Колонки С18 состоят из углеродных цепей, связанных с частицами кремнезема внутри колонки. Эти колонки обычно используются для разделения гидрофобных и неполярных молекул, которые связываются с углеродными цепями кремнезема.As used herein, the term C18 column refers to a reverse phase chromatography column commonly used in liquid chromatography. C18 columns consist of carbon chains linked to silica particles inside the column. These columns are typically used to separate hydrophobic and nonpolar molecules that bind to the carbon chains of silica.
Используемый в данном документе термин жидкостная хроматография (ЖХ) относится к методике, используемой для разделения, идентификации и количественного определения компонентов в смеси. В колоночной жидкостной хроматографии жидкая подвижная фаза проходит через колонку, и компоненты подвижной фазы взаимодействуют с твердой стационарной фазой. Состав подвижной фазы может быть изменен во время цикла разделения для изменения силы взаимодействия интересующих соединений. Поскольку подвижная фаза продолжает течь через колонку, элюент обычно собирают фракциями, следя за концентрациями соединений, элюируемых с колонки, с течением времени, чтобы получить кривую элюции или хроматограмму.As used herein, the term liquid chromatography (LC) refers to a technique used to separate, identify, and quantify components in a mixture. In column liquid chromatography, a liquid mobile phase passes through a column and components of the mobile phase interact with a solid stationary phase. The composition of the mobile phase can be changed during the separation cycle to change the strength of interaction of the compounds of interest. As the mobile phase continues to flow through the column, the eluent is usually collected in fractions, monitoring the concentrations of compounds eluting from the column over time to produce an elution curve or chromatogram.
Жидкостная хроматография обычно сочетается с масс-спектрометрией для непрерывного измерения элюции белка с колонки путем измерения поглощения света при 280 нм аминокислотой триптофаном. Каждый отдельный пик на хроматограмме представляет собой уникальный компонент, разделенный колонкой, а площадь под пиком соответствует количеству этого соединения, элюированного с колонки. Один пик может содержать несколько белков, поэтому часто требуется дальнейший анализ элюированных фракций.Liquid chromatography is typically coupled with mass spectrometry to continuously measure protein elution from a column by measuring the light absorbance at 280 nm of the amino acid tryptophan. Each individual peak in the chromatogram represents a unique component separated by the column, and the area under the peak corresponds to the amount of that compound eluted from the column. A single peak may contain multiple proteins, so further analysis of the eluted fractions is often required.
Используемый в данном документе термин стационарная фаза относится к веществу, которое остается фиксированным в колонке. Наиболее часто используемые колонки с неподвижной фазой представляют собой диоксид кремния с углеродной цепью, диоксид кремния с фенильной связью и диоксид кремния с циано-связью.As used herein, the term stationary phase refers to the substance that remains fixed in the column. The most commonly used stationary phase columns are carbon-chain silica, phenyl-linked silica, and cyano-linked silica.
Как используется в данном документе, подвижная фаза и жидкая фаза могут использоваться взаимозаменяемо и относятся к смесям воды или водных буферов и органических растворителей, которые используются для элюции соединений из колонок. Наиболее распространенные растворители для подвижной фазы включают, но не ограничиваются ими, ацетонитрил, метанол, трет-гидрофуран, этанол или изопропиловый спирт.As used herein, mobile phase and liquid phase can be used interchangeably and refer to mixtures of water or aqueous buffers and organic solvents that are used to elute compounds from columns. The most common mobile phase solvents include, but are not limited to, acetonitrile, methanol, tert-hydrofuran, ethanol, or isopropyl alcohol.
- 2 044768- 2 044768
Используемый в данном документе термин элюция, элюировать и элюированный относится к процессу извлечения одного материала из другого путем промывания растворителем.As used herein, the terms elution, elute, and eluted refer to the process of removing one material from another by washing with a solvent.
Используемый в данном документе термин общая ионная хроматограмма (TIC) представляет собой тип хроматограммы, созданный суммированием интенсивностей всех масс-спектральных пиков, принадлежащих одному и тому же сканированию. TIC включает в себя фоновый шум, а также образцы компонентов.As used herein, the term total ion chromatogram (TIC) is a type of chromatogram created by summing the intensities of all mass spectral peaks belonging to the same scan. The TIC includes background noise as well as sample components.
Используемый в данном документе термин TFA является аббревиатурой от трифторуксусной кислоты, обычно используемого модификатора для разделения пептидов в жидкостной хроматографии с обращенной фазой. Модификаторы - это вещества, добавляемые в подвижную фазу, которые взаимодействуют как с неподвижной фазой, так и с образцом, чтобы изменить удержание.As used herein, the term TFA is an abbreviation for trifluoroacetic acid, a commonly used modifier for the separation of peptides in reverse phase liquid chromatography. Modifiers are substances added to the mobile phase that interact with both the stationary phase and the sample to alter retention.
Термин ЖХ-МС относится к методике аналитической химии, которая объединяет возможности физического разделения жидкостной хроматографии (или ВЭЖХ) с возможностями масс-анализа массспектрометрии (МС).The term LC-MS refers to an analytical chemistry technique that combines the physical separation capabilities of liquid chromatography (or HPLC) with the mass analysis capabilities of mass spectrometry (MS).
Двухколоночная система ЖХ-МС.Two-column LC-MS system.
В стандартной конфигурации картирования пептидов пептиды удерживаются на колонке С18, установленной в системе ЖХ, и элюируются на масс-спектрометр с помощью одного 6-портового переключаемого клапана, который переключается между прямым потоком ЖХ на масс-спектрометр или в резервуар для отходов.In a standard peptide mapping configuration, peptides are retained on a C18 column installed in the LC system and eluted onto the mass spectrometer using a single 6-port switch valve that switches between direct LC flow to the mass spectrometer or to a waste reservoir.
Один вариант осуществления обеспечивает двухколоночную систему жидкостной хроматографии, включающую в себя первую колонку, сообщающуюся с помощью жидкого соединения с первым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; вторую колонку, сообщающуюся с помощью жидкого соединения с первым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; второй мультипортовый переключающийся перенаправляющий клапан, который сообщается с помощью жидкого соединения с первым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; масс-спектрометр, который сообщается с помощью жидкого соединения со вторым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; резервуар для сбора, который сообщается с помощью жидкого соединения со вторым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном; и компьютер в электронной связи с двухколоночной системой хроматографии для управления потоком жидкости через указанную систему путем конфигурирования портов первого и второго мультипортовых переключающих перенаправляющих клапанов в множественных конфигурациях.One embodiment provides a two-column liquid chromatography system, including a first column in fluid communication with a first multiport switching redirect valve; a second column in fluid communication with the first multiport switching redirect valve; a second multiport switching redirection valve that is in fluid communication with the first multiport switching redirection valve; a mass spectrometer that is in fluid communication with a second multiport switching redirect valve; a collection reservoir that is in fluid communication with a second multiport switching redirect valve; and a computer in electronic communication with the two-column chromatography system for controlling the flow of liquid through said system by configuring ports of the first and second multiport switching redirect valves in multiple configurations.
Система может дополнительно включать детектор, например УФ детектор и/или масс-спектрометр, и резервуар для сбора. Обычно первая колонка заполнена материалом для разделения неполярных пептидов, а вторая колонка заполнена материалом для разделения полярных пептидов. Например, первая колонка может быть колонкой С18, а вторая колонка может быть пористой графитовой колонкой.The system may further include a detector, such as a UV detector and/or a mass spectrometer, and a collection reservoir. Typically, the first column is filled with material for separating non-polar peptides, and the second column is filled with material for separating polar peptides. For example, the first column may be a C18 column and the second column may be a porous graphite column.
В другом варианте осуществления мультипортовые переключающиеся перенаправляющие клапаны выполнены с возможностью пропускания жидкой среды из первой колонки через вторую колонку. В еще одном варианте осуществления мультипортовые переключающиеся перенаправляющие клапаны сконфигурированы так, чтобы позволить жидкости из первой колонки обходить вторую колонку и течь к массспектрометру.In another embodiment, the multi-port switching redirect valves are configured to pass fluid from the first column through the second column. In yet another embodiment, multiport switching redirect valves are configured to allow liquid from the first column to bypass the second column and flow to the mass spectrometer.
Фиг. 1 представляет собой схему иллюстративной системы 100. Система 100 содержит колонку 101. Колонка 101 обычно представляет собой колонку ВЭЖХ, заполненную материалом для разделения неполярных и/или гидрофобных пептидов. Колонка 101 сообщается с помощью жидкого соединения с мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном 103. Система 100 также включает в себя вторую колонку 102, также сообщающуюся с помощью жидкого соединения с мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном 103. Мультипорт 103 находится в гидравлическом сообщении со вторым мультипортовым переключающимся перенаправляющим клапаном 104. Мультипортовый переключающийся перенаправляющий клапан 104 сообщается с помощью жидкого соединения с масс-спектрометром 106 и резервуаром для сбора 105.Fig. 1 is a diagram of an exemplary system 100. The system 100 includes a column 101. Column 101 is typically an HPLC column packed with material for separating non-polar and/or hydrophobic peptides. Column 101 is in fluid communication with multiport switching redirect valve 103. System 100 also includes a second column 102 also in fluid communication with multiport switching redirect valve 103. Multiport 103 is in fluid communication with second multiport switching redirect valve 104 Multiport switching redirect valve 104 is in fluid communication with mass spectrometer 106 and collection reservoir 105.
Сдвоенные перенаправляющие клапаны.Double redirection valves.
Иллюстративная конфигурация двух переключающих перенаправляющих клапанов продемонстрирована на фиг. 2А-2С. На фиг. 5А и 5В представлены фотографии иллюстративных сдвоенных перенаправляющих клапанов. Первое положение перенаправляющего клапана называется 1-6, в котором поток растворителя входит через порт 1 и выходит через порт 6. Второе положение перенаправляющего клапана - 1-2, в котором поток растворителя поступает через порт 1 и выходит через порт 2. Положение 1-x/1-x относится к положениям портов перенаправляющих клапанов 1 и 2 соответственно. Поэтому, например, 1-6/1-6 указывает, что растворитель из ЖХ поступает в порт 1 и выходит из порта 6 перенаправляющего клапана 1, затем входит в порт 1 и выходит из порта 6 перенаправляющего клапана 2. Первый перенаправляющий клапан установлен так, что положение 1-6 направит поток от ЖХ через колонку PGC во вход второго перенаправляющего клапана. Соединения с колонкой PGC расположены в портах 6 и 3 перенаправляющего клапана 1, как продемонстрировано на фиг. 2А. Более конкретно, выходная линия от ЖХ соединена с портом 1 перенаправляющего клапана 1, колонка PGC присоединена в портах 3 и 6 с направлением потока от порта 6 к порту 3, и выходная линия от порта 2 перенаправляющего кла- 3 044768 пана 1, которая подключена к порту 1 отводного клапана 2. Второй перенаправляющий клапан установлен так, что положение 1-6 направляет поток из выпускного порта перенаправляющего клапана 1 в масс-спектрометр, а положение 1-2 перенаправляет поток в отходы. Более конкретно, выход перенаправляющего клапана 1 соединен с портом 1, выход перенаправляющего клапана 2 соединяет порт 2 с масс-спектрометром, и какой-либо выход соединяет порт 6 с резервуаром для отходов. Пептиды могут быть загружены как на колонку С18, так и на колонку PGC в 1-6/1-6 позиции.An exemplary configuration of two switching redirection valves is shown in FIG. 2A-2C. In fig. 5A and 5B are photographs of illustrative dual redirection valves. The first position of the redirect valve is called 1-6, in which solvent flow enters through port 1 and exits through port 6. The second position of the redirect valve is called 1-2, in which solvent flow enters through port 1 and exits through port 2. Position 1-x /1-x refers to the port positions of redirect valves 1 and 2 respectively. Therefore, for example, 1-6/1-6 indicates that LC solvent enters port 1 and exits port 6 of redirect valve 1, then enters port 1 and exits port 6 of redirect valve 2. The first redirect valve is set so that that position 1-6 will direct the flow from the LC through the PGC column to the inlet of the second redirect valve. Connections to the PGC column are located at ports 6 and 3 of redirect valve 1, as shown in FIG. 2A. More specifically, the output line from the LC is connected to port 1 of redirect valve 1, the PGC column is connected at ports 3 and 6 with flow direction from port 6 to port 3, and the output line from port 2 of redirect valve 1, which is connected to port 1 of diverter valve 2. The second diverter valve is set such that positions 1-6 direct flow from the diverter valve 1 outlet port to the mass spectrometer, and positions 1-2 redirect flow to waste. More specifically, the output of redirect valve 1 is connected to port 1, the output of redirect valve 2 connects port 2 to the mass spectrometer, and any output connects port 6 to the waste reservoir. Peptides can be loaded onto either a C18 column or a PGC column at the 1-6/1-6 position.
Элюирование триптических пептидов с колонки С18 будет происходить в положении 1-2/1-2, как описано на фиг. 2В. Элюирование пептидов с колонки PGC будет происходить в положении 1-6/1-2, как описано на фиг. 2С.Elution of tryptic peptides from the C18 column will occur at the 1-2/1-2 position as described in FIG. 2B. Peptides will be eluted from the PGC column at the 1-6/1-2 position as described in FIG. 2C.
В одном варианте осуществления скорость потока через двухколоночную систему ЖХ-МС может составлять 0,25 мл/мин. Специалисту в данной области будет понятно, что в раскрытых системах могут использоваться другие скорости потока, используемые в типичных ЖХ-МС.In one embodiment, the flow rate through a two-column LC-MS system may be 0.25 ml/min. One skilled in the art will appreciate that the disclosed systems may use other flow rates than those used in typical LC-MS.
В одном варианте осуществления подвижная фаза представляет собой 0,05% TFA в воде для загрузки и 0,045% TFA в ацетонитриле для фазы элюции. Типичный градиент элюции продемонстрирован на фиг. 4.In one embodiment, the mobile phase is 0.05% TFA in water for loading and 0.045% TFA in acetonitrile for the elution phase. A typical elution gradient is shown in FIG. 4.
В одном варианте осуществления для загрузки использовали 0,1% муравьиную кислоту (FA), а для элюции использовали 0,1% муравьиную кислоту в ацетонитриле.In one embodiment, 0.1% formic acid (FA) was used for loading and 0.1% formic acid in acetonitrile was used for elution.
Переключением положений перенаправляющего клапана можно управлять в настройках массспектрометра, как продемонстрировано на фиг. 3. Время переключения переключателей коррелирует с градиентом ЖХ C18-PGC, пример которого продемонстрирован на фиг. 3Switching the redirect valve positions can be controlled in the mass spectrometer settings, as demonstrated in FIG. 3. The switching time of the switches correlates with the C18-PGC LC gradient, an example of which is demonstrated in FIG. 3
Элюция пептидов.Elution of peptides.
В одном варианте осуществления белки сиквенируют с использованием двухколоночной системы ЖХ-МС, раскрытой в данном документе. Белки обычно восстанавливают и алкилируют, используя ТСЕР и йодацетамид, а затем расщепляют трипсином для получения триптических пептидов. Загрузка и элюирование триптических пептидов с колонки С18 и колонки PGC могут быть достигнуты последовательно. Например, смеси после обработки трипсином вводят в ЖХ-МС и затем загружают в колонки С18 и PGC с перенаправляющими клапанами в положении 1-6/1-6. Триптические пептиды сначала сохраняются в колонке С18. Гидрофильные пептиды, которые не удерживаются в колонке С18, затем элюируются в колонку PGC ниже и остаются в колонке PGC. Фиг. 6А и 6В демонстрируют примерные параметры элюции. После этапа загрузки в колонке С18 сначала происходит элюирование пептидов, при этом перенаправляющие клапаны устанавливаются так, чтобы обходить колонку PGC с использованием положения 1-2/1-2. После завершения элюции на колонке С18 градиент уравновешивается до начальных условий. Элюция колонки PGC происходит путем отвода потока через колонку PGC с помощью перенаправляющих клапанов в положении 1-6/1-2. Элюция С18 должна происходить во время обхода нижерасположенной колонки PGC, чтобы избежать засорения колонки PGC более крупными триптическими пептидами, оставшимися на колонке С18, или сигналом помех небольших гидрофильных пептидов, оставшихся на колонке PGC.In one embodiment, proteins are sequenced using a two-column LC-MS system disclosed herein. Proteins are typically reduced and alkylated using TCEP and iodoacetamide and then digested with trypsin to produce tryptic peptides. Loading and elution of tryptic peptides from a C18 column and a PGC column can be achieved sequentially. For example, trypsinized mixtures are injected into LC-MS and then loaded onto C18 and PGC columns with diverter valves set to 1-6/1-6. Tryptic peptides are first stored in column C18. Hydrophilic peptides that are not retained in the C18 column are then eluted into the PGC column below and remain in the PGC column. Fig. 6A and 6B show exemplary elution parameters. Following the loading step, the C18 column first elutes the peptides with the redirect valves set to bypass the PGC column using the 1-2/1-2 position. After completion of elution on the C18 column, the gradient equilibrates to the initial conditions. PGC column elution occurs by diverting flow through the PGC column using redirection valves in the 1-6/1-2 position. C18 elution must occur while bypassing the downstream PGC column to avoid clogging the PGC column with larger tryptic peptides remaining on the C18 column or interference signal from small hydrophilic peptides remaining on the PGC column.
Масс-спектрометрический анализ.Mass spectrometric analysis.
Пептидный элюат из колонок С18 и PGC поступает в масс-спектрометр для МС анализа. В одном варианте осуществления диапазон сканирования для элюента С18 установлен от 300 до 2000 м/з для поддержания нормального исходного уровня TIC. В одном варианте осуществления диапазон сканирования для элюата PGC установлен от 200 до 2000 м/з, чтобы обнаружить маленькие пептиды. Было продемонстрировано, что раскрытые способы обеспечивают 100% охват последовательности для всех протестированных молекул.The peptide eluate from the C18 and PGC columns enters the mass spectrometer for MS analysis. In one embodiment, the scan range for the C18 eluent is set to 300 to 2000 m/z to maintain a normal baseline TIC level. In one embodiment, the scan range for the PGC eluate is set to 200 to 2000 m/z to detect small peptides. The disclosed methods have been demonstrated to provide 100% sequence coverage for all molecules tested.
Двухколоночная система ЖХ-МС может быть реализована с небольшими модификациями в существующих схемах картирования пептидов С18, обеспечивая при этом больший охват последовательности и ценную информацию. Следовательно, двухколоночная система ЖХ-МС предлагает простое решение для достижения полного охвата последовательностей мАт в одном анализе ЖХ-МС.The two-column LC-MS system can be implemented with minor modifications to existing C18 peptide mapping schemes while providing greater sequence coverage and valuable information. Therefore, a two-column LC-MS system offers a simple solution to achieve complete mAb sequence coverage in a single LC-MS analysis.
ПримерыExamples
Пример 1. Анализ охвата последовательности.Example 1: Sequence coverage analysis.
Способы.Ways.
Образцы моноклональных антител сначала восстанавливали и алкилировали с использованием ТСЕР и йодацетамида перед расщеплением трипсином. Затем смеси для расщепления впрыскивали в двухколоночную систему ЖХ-МС, состоящую с колонки С18 и колонки PGC. Во время стадии загрузки триптические пептиды сначала удерживались на колонке С18. Гидрофильные пептиды, не удерживаемые в этой колонке, элюировали и удерживали в нижерасположенной колонке PGC. Элюция сначала происходила в колонке С18, в то время как перенаправляющий клапан позволял потоку обходить колонку PGC. После завершения элюции на колонке С18 и уравновешивания градиента до начальных условий, элюцию пептидов на колонке PGC начинали с отвода потока через колонку PGC.Monoclonal antibody samples were first reduced and alkylated using TCEP and iodoacetamide before trypsin digestion. The digestion mixtures were then injected into a two-column LC-MS system consisting of a C18 column and a PGC column. During the loading step, tryptic peptides were first retained on a C18 column. Hydrophilic peptides not retained in this column were eluted and retained in the underlying PGC column. Elution first occurred on the C18 column while a redirect valve allowed flow to bypass the PGC column. After elution on the C18 column was completed and the gradient had equilibrated to initial conditions, the elution of peptides on the PGC column was started by diverting the flow through the PGC column.
Результаты.Results.
Наблюдалось, что обычные пептиды, остающиеся на колонке PGC, но не на колонке С18, были дипептидами, содержащими С-концевой Lys или Arg. Используя точные массы МС1 и характерные при-It was observed that the common peptides remaining on the PGC column, but not on the C18 column, were dipeptides containing a C-terminal Lys or Arg. Using the exact masses of MS1 and characteristic properties
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/624,352 | 2018-01-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA044768B1 true EA044768B1 (en) | 2023-09-28 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230393141A1 (en) | Dual-column lc-ms system and methods of use thereof | |
van den Broek et al. | Quantitative bioanalysis of peptides by liquid chromatography coupled to (tandem) mass spectrometry | |
Rehder et al. | Reversed-phase liquid chromatography/mass spectrometry analysis of reduced monoclonal antibodies in pharmaceutics | |
JP4092222B2 (en) | Multidimensional liquid chromatograph analyzer | |
US6858435B2 (en) | Method and system for peak parking in liquid chromatography-mass spectrometer (LC-MS) analysis | |
Wierling et al. | High‐throughput screening of packed‐bed chromatography coupled with SELDI‐TOF MS analysis: monoclonal antibodies versus host cell protein | |
Burnina et al. | A cost-effective plate-based sample preparation for antibody N-glycan analysis | |
Donato et al. | Comprehensive chromatographic separations in proteomics | |
Nice et al. | Use of multidimensional separation protocols for the purification of trace components in complex biological samples for proteomics analysis | |
Yang et al. | Hydrophilic interaction chromatography coupled to electrospray mass spectrometry for the separation of peptides and protein digests | |
Račaityt et al. | Analysis of neuropeptide Y and its metabolites by high-performance liquid chromatography–electrospray ionization mass spectrometry and integrated sample clean-up with a novel restricted-access sulphonic acid cation exchanger | |
WO2018183449A1 (en) | Method for simultaneous quantification of alxn1210 and eculizumab in human serum or urine | |
US20180031528A1 (en) | Means and methods for minimizing swept and dead volumes in chromatographic applications | |
Hoos et al. | Selective quantitative bioanalysis of proteins in biological fluids by on-line immunoaffinity chromatography–protein digestion–liquid chromatography–mass spectrometry | |
Vissers et al. | Sodium dodecyl sulphate removal from tryptic digest samples for on‐line capillary liquid chromatography/electrospray mass spectrometry | |
Foster et al. | A review of two-dimensional liquid chromatography approaches using parallel column arrays in the second dimension | |
Cellar et al. | Immunodepletion of high abundance proteins coupled on-line with reversed-phase liquid chromatography: a two-dimensional LC sample enrichment and fractionation technique for mammalian proteomics | |
Sadighi et al. | Online multimethod platform for comprehensive characterization of monoclonal antibodies in cell culture fluid from a single sample injection-Intact protein workflow | |
EA044768B1 (en) | TWO-COLUMN LC-MS SYSTEM AND METHODS OF ITS APPLICATION | |
Tóth et al. | HPLC enrichment/isolation of proteins for post-translational modification studies from complex mixtures | |
Henzel et al. | Reversed‐phase isolation of peptides | |
Alpert et al. | Electrostatic Repulsion–Hydrophilic Interaction Chromatography: Using One Mode to Tune Retention from a Second Mode | |
Eeltink et al. | Maximizing the Peak Production Rate in Off-line Comprehensive Two-dimensional Liquid Chromatography with Mass Spectrometry Detection. | |
Watson et al. | Multidimensional Liquid Chromatography of Proteins | |
Cho et al. | Capillary size-exclusion chromatography as a gel-free strategy in plasma proteomics |