JP2022518254A - 合剤中の二量体の定量化及び同定 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、概して、オンラインクロマトグラフィー及びエレクトロスプレーイオン化質量分析を使用して二量体種を同定し、免疫沈降及び液体クロマトグラフィー質量分析を使用してヘテロ二量体種を定量化するための、方法及びシステムに関する。
タンパク質バイオ医薬品は、がん、自己免疫疾患、感染症、及び心血管代謝障害の治療のために重要な医薬品として浮上しており、製薬業界で最も急速に成長している製品セグメントの1つである。
タンパク質バイオ医薬品の開発、製造、及び販売の成長により、不純物が含まれる可能性と共にタンパク質バイオ医薬品を特性評価するための需要が高まっている。安定した合剤化された調製物の開発は、抗体混合物に存在する個々のタンパク質の安定性及び分解の測定を必要とするため、追加の課題をもたらす。製剤中のタンパク質の数が多いこと、ヘテロ二量体種、ホモ二量体種の形成、及びそのようなタンパク質間の類似性のために、そのような決定はしばしば困難である。
タンパク質バイオ医薬品中のタンパク質の同定及び定量化は、製品の製造及び開発において非常に重要な場合がある。タンパク質バイオ医薬品の不純物の分析は、安全で効果的な製品の開発に不可欠な場合がある。したがって、不純物を特性評価するためのロバストな方法及び/またはワークフローが有益である可能性がある。
本明細書に開示される実施形態は、二量体種の同定及び/または定量化のための方法及びシステムを提供する。
式中、軽量領域は、非標識化合物で処理された第2のタンパク質について決定されるMSピークの曲線下面積であり、重量領域は、標識化合物で処理された第2のタンパク質について決定されるMSピークの曲線下面積である。本方法はまた、第1のタンパク質が標識化合物で処理され、第2のタンパク質が非標識化合物で処理されるように実施することができる。
式中、軽量領域は、非標識化合物で処理された第2のタンパク質について決定されるMSピークの曲線下面積であり、重量領域は、標識化合物で処理された第2のタンパク質について決定されるMSピークの曲線下面積である。本方法はまた、第1のタンパク質が標識化合物で処理され、第2のタンパク質が非標識化合物で処理されるように実施することができる。
1.1 オンラインSEC-ナノ-ESI-MS計装
SEC及びMSテクノロジーは、タンパク質試料の特性評価に日常的に使用されている。SECは、タンパク質構造の変化を最小限に抑える条件下でのタンパク質の分離及び特性評価を可能にする一方、MSは、複雑な試料中の個々の成分の識別を可能にする。SEC及びMSの個々の機能を単一のプラットフォームに組み合わせることが非常に望ましいが、SEC分析に使用される高流速及び不揮発性塩はネイティブMSと互換性がないため、困難であることが証明されている。この制限を克服するために、Tスプリッターをカラムの後に使用してSECからの溶出液の流れを分割することにより、MSへの溶媒及び塩の摂取量を減らした(図1を参照)。次に、TスプリッターをSilicaTipを介してMSに接続し、並行して、溶融シリカチューブを介してUV検出器に接続した。この配置により、SEC溶出液のUV/MS同時二重検出が可能になった。溶融シリカチューブの長さ及び直径を変えることにより、SilicaTipを介したMSへの流速を調整可能である(例えば、チューブが長い/狭いと抵抗が高くなり、SilicaTip及びMSへの流れが増加する)。タンパク質試料は、0.3mL/分の流速を使用して4.6mm SECカラムで分離した。Tスプリッター及びUV検出器を接続する長さ140cm及び内径150μmの溶融シリカチューブにより、SilicaTipへの望ましい流速の約1μL/分となった。溶融シリカチューブの長さ及び直径も、UV及びMSによる分子のほぼ同期した検出を可能にした。
実験には、mAb1、mAb2、及びmAb3を含む製剤を使用した。6つの二量体種が製剤中に存在する可能性がある(図5を参照)。試料は、光安定性試験(UV 1xICH及びCW 1xICH)などのICHガイドラインで提供されている条件を含む様々な条件下でストレスをかけた。
5つの二量体(mAb1-mAb1、mAb1-mAb2、mAb2-mAb2、mAb2-mAb3、及びmAb3-mAb3)は、1.1に示すシステムを使用して、図6及び7に示す抽出イオンクロマトグラム(XIC)及び分子量測定の両方を使用して区別に成功した。同定されなかった唯一のヘテロ二量体はmAb1-mAb3であり、その理由は、その分子量がホモ二量体mAb2-mAb2(15Daだけ異なる)に非常に近いためであった(図7を参照)。
2.1 オンラインSEC-ナノ-ESI-MS計装
1.1に示されている計装が使用された。
mAb1及び融合タンパク質を含む製剤を実験に使用した。3つの二量体種が製剤中に存在する可能性がある(図8を参照)。融合タンパク質にN-グリカンが存在すると、インタクトな質量分析が大幅に複雑になる。
クールホワイト光にさらされた120:40の比率のmAb1及び融合タンパク質を含む合剤を、1.1に示すシステムを使用して分析した。図9は、SEC-ナノ-ESI-MSを使用して分析された合剤の抽出イオンクロマトグラム(XIC)を示す。この方法は、単量体種及び二量体種の区別をもたらす。
3.1 試料調製
mAb1及び融合タンパク質1を含む合剤を使用した。実験に使用した様々な試料(50μL)を表1に示す。陰性対照(試料3)は、ストレスのかかった融合タンパク質1(試料1)とストレスのかかったmAb1(試料1)を分析の直前に混合して調製し、ICHガイドラインに基づいて提供される紫外線光を使用して試料にストレスをかけた。もう一方の陰性対照(試料7)は、ストレスのかかった融合タンパク質1(試料6)及びストレスのかかったmAb1(試料5)を分析の直前に混合することによって調製し、試料は、ICHガイドラインに基づいて提供されるクールホワイト光を使用してストレスをかけた。
免疫沈降は、図11に示されるように実施された。6本の遠心分離チューブに、0.5mlのDynabeads MyOneストレプトアビジンT1(磁性ビーズ)と100μgの抗mAb1抗体を加えた。試料1、2、4、5、6、及び8を個々のチューブに加え、適切なシェーカーで穏やかに混合することにより、室温で30分間インキュベートした。すべてのビーズが確実に収集されるように、チューブを磁気スタンドに3分間置いた。上澄みを除去し、0.4mLの100mM酢酸アンモニウム緩衝液を加えた。チューブをThermomixer上で800rpmで5分間インキュベートした。このステップを2回繰り返した(合計3回)。すべての上清(1.2mLの上清)を1.5mLチューブに収集した(FT1-フロースルーとしてマーク)。磁性ビーズは、800rpmでThermomixerを使用して0.4mLの10%アセトニトリルで洗浄した。すべてのビーズが確実に収集されるように、ビーズを磁気スタンドに3分間置いた。洗浄の合間に上澄みを除去した。このステップを3回繰り返した(合計4回)。すべての上清を回収した(1.2mLの上清)。1.5mLチューブで、FT2としてマークする;0.2mLの溶出緩衝液(50%ACN、0.1%ギ酸)を添加し、1000rpmのThermomixer上で室温で5分間インキュベートした。すべての上清をチューブに集め、PDプルダウンとしてマークした。
試料の分析には、次の手順が含まれる:100mM Tris-HCl(pH7.5)中の8M尿素20uLを各試料チューブに添加する。Milli-Q水中の1μLの100mMジチオスレイトール(DTT)を各試料に加え、ボルテックスしてよく混合し、50℃で30分間インキュベートする。インキュベーション後、Milli-Q水中の200mM軽標識ヨードアセトアミド(light-IAA)1.1uLをプルダウンに添加し、Milli-Q水中の200mM重標識ヨードアセトアミド(heavy-IAA)1.1uLをフロースルーに添加する。プルダウン及びフロースルーの両方を室温で暗所で30分間インキュベートする。次に、プルダウン全体とフロースルーの約10%を混合し、4μgのトリプシンを加えて消化し、37℃で一晩インキュベートした。消化された混合物は、LC-MS(Waters ACQUITY UPLCシステム及びThermo Q Exactive質量分析計)を使用して分析した。
免疫沈降による融合タンパク質ヘテロ二量体の定量限界と直線性を評価するために、順次希釈されたクールホワイトストレス合剤を含む試料を使用した。
周囲条件でのヘテロ二量体の定量化を評価するために、ストレスのかかった合剤化された試料、すなわち、mAb1及び融合タンパク質1を含む合剤化された調製物からの試料を25℃で12ヶ月、5℃で46ヶ月間保存した。3.2及び3.3に示すように免疫沈降及び分析を行った。試料において計算された定量は、表3及び図21に示されており、異なる融合タンパク質1ペプチドが定量化のために使用された。
[本発明1001]
少なくとも1つの二量体種を同定するための方法であって、
前記二量体種を含む試料を、サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有するクロマトグラフィーシステムに接触させることと、
前記二量体種を含む溶離液を提供するために、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を移動相を使用して洗浄することと、
前記溶離液中の前記二量体種を、ネイティブ条件下でエレクトロスプレーイオン化質量分析計を使用して同定することと
を含む、前記方法。
[本発明1002]
前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計が、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有する前記クロマトグラフィーシステムにオンラインで連結されている、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計が、ナノエレクトロスプレーイオン化質量分析計である、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計と、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有する前記クロマトグラフィーシステムとの流体連結を可能にするために、少なくとも3つの経路を有する少なくとも1つのスプリッターが使用される、本発明1001の方法。
[本発明1005]
少なくとも3つの経路を有する少なくとも1つのスプリッターが、紫外線検出器と、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有する前記クロマトグラフィーシステムとの間の流体連結を可能にするために使用される、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂の洗浄からの前記溶離液が、約0.2mL/分~約0.4mL/分の流速で、前記少なくとも1つのスプリッターを通して前記紫外線検出器に導入される、本発明1005の方法。
[本発明1007]
前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を洗浄するために使用される前記移動相が、酢酸アンモニウムを含む、本発明1001の方法。
[本発明1008]
前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を洗浄するために使用される前記移動相が、揮発性塩を含む、本発明1001の方法。
[本発明1009]
前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を洗浄するために使用される前記移動相が、約0.2mL/分~約0.4mL/分の流速を有する、本発明1001の方法。
[本発明1010]
前記クロマトグラフィーシステムに接触する前記二量体種を含む前記試料の量が、約10μg~約100μgである、本発明1001の方法。
[本発明1011]
前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂の洗浄から提供される前記溶離液が、前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計に導入され、前記エレクトロスプレーイオン化からのエレクトロスプレーの流速が約10nL/分~約50nL/分である、本発明1001の方法。
[本発明1012]
前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂の洗浄から提供される前記溶離液が、前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計に導入され、エレクトロスプレーのスプレー電圧が約0.8kV~約1.5kVである、本発明1001の方法。
[本発明1013]
前記試料が少なくとも2つの二量体種を含む、本発明1001の方法。
[本発明1014]
前記試料がホモ二量体種を含む、本発明1001の方法。
[本発明1015]
前記試料がヘテロ二量体種を含む、本発明1001の方法。
[本発明1016]
前記試料が、合剤化された調製物から得られる、本発明1001の方法。
[本発明1017]
サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有するクロマトグラフィーカラムであって、移動相とタンパク質を含む試料とを受け入れることができる、前記クロマトグラフィーカラム、及び
前記クロマトグラフィーカラムにオンラインで連結することができ、ネイティブ条件下で実行することができる、エレクトロスプレーイオン化質量分析計
を含む、システム。
[本発明1018]
前記クロマトグラフィーカラムが、スプリッターを使用して前記質量分析計に連結することができる、本発明1017のシステム。
[本発明1019]
前記クロマトグラフィーカラムが、少なくとも3つの経路を有するスプリッターを使用して紫外線検出器にさらに連結可能である、本発明1017のシステム。
[本発明1020]
前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計が、ナノエレクトロスプレーイオン化質量分析計である、本発明1017のシステム。
[本発明1021]
第1のタンパク質及び第2のタンパク質を含む試料中のヘテロ二量体種を定量化するための方法であって、
前記第1のタンパク質に特異的な抗体を固体表面に固定化することと、
前記試料を前記抗体とインキュベートすることと、
沈殿試料を捕捉することと、
フロースルーを収集することと、
前記沈殿試料を第1の化合物で処理することと、
前記フロースルーを第2の化合物で処理することと、
前記処理された沈殿試料と前記処理されたフロースルーの少なくとも一部とを混合して混合物を形成することと、
前記試料中の前記ヘテロ二量体種を定量化するために、質量分析計に連結した液体クロマトグラフィーを使用して前記混合物を分析することと
を含む、前記方法。
[本発明1022]
前記質量分析計がタンデム質量分析計である、本発明1021の方法。
[本発明1023]
前記沈殿試料に還元剤を添加することをさらに含む、本発明1021の方法。
[本発明1024]
前記フロースルーに還元剤を添加することをさらに含む、本発明1021の方法。
[本発明1025]
前記混合物を分析する前に前記混合物を消化することをさらに含む、本発明1021の方法。
[本発明1026]
前記混合物を分析する前に前記混合物を脱グリコシル化することをさらに含む、本発明1021の方法。
[本発明1027]
前記処理された沈殿試料と前記処理されたフロースルーの約10%とを混合して前記混合物を形成する、本発明1021の方法。
[本発明1028]
前記第1の化合物が前記第2の化合物の同位体である、本発明1021の方法。
[本発明1029]
前記第1の化合物がヨードアセトアミドである、本発明1028の方法。
[本発明1030]
前記第1のタンパク質が抗体である、本発明1021の方法。
[本発明1031]
前記第1のタンパク質がモノクローナル抗体である、本発明1021の方法。
[本発明1032]
前記第1のタンパク質がポリクローナル抗体である、本発明1021の方法。
[本発明1033]
前記第2のタンパク質が融合タンパク質である、本発明1021の方法。
[本発明1034]
前記試料が、クールホワイト光曝露、過酸化水素曝露、紫外線曝露、熱、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される条件に前記試料をさらすことによってストレスをかけられる、本発明1021の方法。
[本発明1035]
前記試料が、合剤化された調製物から得られる、本発明1021の方法。
[本発明1036]
ヘテロ二量体種を定量化するための方法であって、
前記ヘテロ二量体種を免疫沈降することと、
安定同位体標識法とそれに続く質量分析計に連結された液体クロマトグラフィーを使用することによってヘテロ二量体種を定量化することと
を含む、前記方法。
Claims (36)
- 少なくとも1つの二量体種を同定するための方法であって、
前記二量体種を含む試料を、サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有するクロマトグラフィーシステムに接触させることと、
前記二量体種を含む溶離液を提供するために、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を移動相を使用して洗浄することと、
前記溶離液中の前記二量体種を、ネイティブ条件下でエレクトロスプレーイオン化質量分析計を使用して同定することと
を含む、前記方法。 - 前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計が、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有する前記クロマトグラフィーシステムにオンラインで連結されている、請求項1に記載の方法。
- 前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計が、ナノエレクトロスプレーイオン化質量分析計である、請求項1に記載の方法。
- 前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計と、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有する前記クロマトグラフィーシステムとの流体連結を可能にするために、少なくとも3つの経路を有する少なくとも1つのスプリッターが使用される、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも3つの経路を有する少なくとも1つのスプリッターが、紫外線検出器と、前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有する前記クロマトグラフィーシステムとの間の流体連結を可能にするために使用される、請求項1に記載の方法。
- 前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂の洗浄からの前記溶離液が、約0.2mL/分~約0.4mL/分の流速で、前記少なくとも1つのスプリッターを通して前記紫外線検出器に導入される、請求項5に記載の方法。
- 前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を洗浄するために使用される前記移動相が、酢酸アンモニウムを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を洗浄するために使用される前記移動相が、揮発性塩を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を洗浄するために使用される前記移動相が、約0.2mL/分~約0.4mL/分の流速を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記クロマトグラフィーシステムに接触する前記二量体種を含む前記試料の量が、約10μg~約100μgである、請求項1に記載の方法。
- 前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂の洗浄から提供される前記溶離液が、前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計に導入され、前記エレクトロスプレーイオン化からのエレクトロスプレーの流速が約10nL/分~約50nL/分である、請求項1に記載の方法。
- 前記サイズ排除クロマトグラフィー樹脂の洗浄から提供される前記溶離液が、前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計に導入され、エレクトロスプレーのスプレー電圧が約0.8kV~約1.5kVである、請求項1に記載の方法。
- 前記試料が少なくとも2つの二量体種を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記試料がホモ二量体種を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記試料がヘテロ二量体種を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記試料が、合剤化された調製物から得られる、請求項1に記載の方法。
- サイズ排除クロマトグラフィー樹脂を有するクロマトグラフィーカラムであって、移動相とタンパク質を含む試料とを受け入れることができる、前記クロマトグラフィーカラム、及び
前記クロマトグラフィーカラムにオンラインで連結することができ、ネイティブ条件下で実行することができる、エレクトロスプレーイオン化質量分析計
を含む、システム。 - 前記クロマトグラフィーカラムが、スプリッターを使用して前記質量分析計に連結することができる、請求項17に記載のシステム。
- 前記クロマトグラフィーカラムが、少なくとも3つの経路を有するスプリッターを使用して紫外線検出器にさらに連結可能である、請求項17に記載のシステム。
- 前記エレクトロスプレーイオン化質量分析計が、ナノエレクトロスプレーイオン化質量分析計である、請求項17に記載のシステム。
- 第1のタンパク質及び第2のタンパク質を含む試料中のヘテロ二量体種を定量化するための方法であって、
前記第1のタンパク質に特異的な抗体を固体表面に固定化することと、
前記試料を前記抗体とインキュベートすることと、
沈殿試料を捕捉することと、
フロースルーを収集することと、
前記沈殿試料を第1の化合物で処理することと、
前記フロースルーを第2の化合物で処理することと、
前記処理された沈殿試料と前記処理されたフロースルーの少なくとも一部とを混合して混合物を形成することと、
前記試料中の前記ヘテロ二量体種を定量化するために、質量分析計に連結した液体クロマトグラフィーを使用して前記混合物を分析することと
を含む、前記方法。 - 前記質量分析計がタンデム質量分析計である、請求項21に記載の方法。
- 前記沈殿試料に還元剤を添加することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記フロースルーに還元剤を添加することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記混合物を分析する前に前記混合物を消化することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記混合物を分析する前に前記混合物を脱グリコシル化することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記処理された沈殿試料と前記処理されたフロースルーの約10%とを混合して前記混合物を形成する、請求項21に記載の方法。
- 前記第1の化合物が前記第2の化合物の同位体である、請求項21に記載の方法。
- 前記第1の化合物がヨードアセトアミドである、請求項28に記載の方法。
- 前記第1のタンパク質が抗体である、請求項21に記載の方法。
- 前記第1のタンパク質がモノクローナル抗体である、請求項21に記載の方法。
- 前記第1のタンパク質がポリクローナル抗体である、請求項21に記載の方法。
- 前記第2のタンパク質が融合タンパク質である、請求項21に記載の方法。
- 前記試料が、クールホワイト光曝露、過酸化水素曝露、紫外線曝露、熱、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される条件に前記試料をさらすことによってストレスをかけられる、請求項21に記載の方法。
- 前記試料が、合剤化された調製物から得られる、請求項21に記載の方法。
- ヘテロ二量体種を定量化するための方法であって、
前記ヘテロ二量体種を免疫沈降することと、
安定同位体標識法とそれに続く質量分析計に連結された液体クロマトグラフィーを使用することによってヘテロ二量体種を定量化することと
を含む、前記方法。
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