Orbitrap高分辨質譜在生物藥物研發和質量控制中的應用

從早期研發、表征分析、工藝優化到CMC、QC 分析，生物藥在每一個環節均存在著復雜性和不確定性，賽默飛高分辨質譜生物制藥解決方案提供穩定準確的分析方法，為您的藥品申報上市保駕護航。

一、蛋白表征分析

01一級結構分析

分子量測定

基于Orbitrap超高分辨質譜測得的分子量更接近實際值，且能夠準確分辨質量相近的成分^[1,2]，以更加嚴格的標準表征蛋白。

02一級結構分析

肽圖分析

一級結構分析—肽圖分析，生物藥的氨基酸序列是其生物活性、臨床療效的物質基礎，確保序列與預期一致是首要條件。且氨基酸的翻譯后修飾可能會影響其親和力和生物學活性，鑒定修飾的類型和位置可作為生物藥CQA評定的重要指標。

圖1. Orbitrap能夠獲得多肽更加準確的一級精確質量和二級豐富的碎片離子

通過Orbitrap超高分辨質譜儀能夠獲得多肽更加準確的一級精確質量和豐富的二級碎片信息，為生物藥的氨基酸和翻譯后修飾表征提供強有力的支撐。

03一級結構分析

糖型分析

一級結構分析—糖型分析，糖基化對生物藥的療效、穩定性、免疫原性具有重要的影響。面對結構極為復雜的寡糖，賽默飛集結優勢產品解決這一難題。

方案一、游離糖型LC-MS分析完整解決方案

經典的LC-MS分析流程，釋放糖鏈，糖鏈標記，熒光對糖鏈進行定量，高分辨質譜進行糖鏈結構鑒定。

方案二、游離糖型IC-MS分析完整解決方案

對于高含量的唾液酸蛋白，2AB標記過程中會導致脫唾液酸化^[3]，而賽默飛優勢產品離子色譜和質譜聯用的方案無需糖型衍生化復雜的樣品前處理過程，實現對未衍生化糖型的直接定量和定性，減少樣品在標記過程中唾液酸的降解。

04高級結構分析

氫氘交換質譜法（HDX-MS）

高級結構分析—氫氘交換質譜法（HDX-MS），對樣品的要求比較低，不需要結晶，溶液狀態即可；對緩沖鹽，輔料等干擾物質的容忍性比較高；可以保證蛋白或者蛋白復合物在天然非變性狀態下進行測定；能夠實現從完整水平、局部水平以及單個氨基酸的水平上獲得詳細信息，使得終的蛋白質高級結構的信息更加全面和準確。

圖2.氫氘交換質譜法完整解決方案

二、生物藥宿主細胞殘留蛋白（HCPs）分析

HCPs的存在主要影響藥物的安全性和有效性，基于Orbitrap高靈敏度和寬的動態范圍，可實現對未知HCPs的高通量定性和定量。與ELISA方法相比開發周期更短，兼顧定性和定量，圖3為針對極低含量HCPs的完整解決方案。

圖3.基于LC-MS/MS方法對低含量的HCPs進行準確的定性和定量

三、生物藥的生物分析

對于大分子的生物藥而言，基于質譜定量方法相比于Ligand Binding Assays方法具有同時定性和定量、高特異性、開發周期短的優勢；與三重四極桿質譜相比，除具有可媲美的定量能力外，能夠監測生物藥體內生物轉化的優勢。針對生物藥完整蛋白水平和多肽水平定量的完整解決方案如圖4，其定量限和線性范圍遠高于實際需求。

圖4.基于LC-MS和LC-MS/MS對重組生物藥生物分析的完整解決方案

四、多質量屬性方法工作流程MAM

1個工作流程：

HR MAM是1個高分辨率高質量精度，實現從研發直至質量控制（QC）階段產品質量屬性的全面表征和監控的工作流程。

2個軟件：

其中包含2個軟件：Biopharma Finder找出關鍵質量屬性，Chromeleon變色龍實現儀器控制及數據采集分析并具備強大的合規性。

3個要素：

3個要素：質量屬性表征；質量屬性監控以及未知組分檢測。終實現一套方案能夠實現多種傳統分析方法檢測結果，真正的化繁為簡。

圖5. 基于Orbitrap超高分辨質譜的多重關鍵質量屬性（HR-MAM）完整解決方案

目前某創新生物制藥*已將HR MAM用于質量控制階段^[4]，以及美國監管機構近在AC上發表對MAM方法的評估^[5]，極大推進高分辨質譜用于生物藥在生產質量控制實際應用的進程。

總結

基于Orbitrap超高分辨質譜儀于生物制藥的完整解決方案，高效、快速、準確, 從藥物表征到生產流程全方wei助力新藥上市。

參考資料：

[1]. He J, Su D, Ng C, et al. High-resolution accurate-mass mass spectrometry enabling in-depth characterization of in vivo biotransformations for intact antibody-drug conjugates[J]. Analytical chemistry, 2017, 89(10): 5476-5483.

[2]. Schachner L, Han G, Dillon M, et al. Characterization of chain pairing variants of bispecific IgG expressed in a single host cell by high-resolution native and denaturing mass spectrometry[J]. Analytical chemistry, 2016, 88(24): 12122-12127.

[3]. Szabo Z, Thayer J R, Reusch D, et al. High performance anion exchange and hydrophilic interaction liquid chromatography approaches for comprehensive mass spectrometry-based characterization of the N-glycome of a recombinant human erythropoietin[J]. Journal of proteome research, 2018, 17(4): 1559-1574

[4]. Rogers R S, Nightlinger N S, Livingston B, et al. Development of a quantitative mass spectrometry multi-attribute method for characterization, quality control testing and disposition of biologics[C]//MAbs. Taylor & Francis, 2015, 7(5): 881-890.

[5]. Rogstad S, Yan H, Wang X, et al. Multi-Attribute Method for Quality Control of Therapeutic Proteins[J]. Analytical Chemistry, 2019, 91(22): 14170-14177.

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