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Il fluido di coltura cellulare raccolto dal bioreattore automatizzato su microscala viene purificato utilizzando la cromatografia liquida a proteina veloce (FPLC), come si è visto nella Figura 1 e gli attributi di qualità critica delle proteine purificate (CQA) sono stati caratterizzati da vari metodi analitici a valle. Questo è un vantaggio chiave del sistema microbioreale automatizzato; le differenze nei CQA possono essere valutate rapidamente in un'ampia gamma di condizioni. I dati N-glycan provenienti da mAbs prodotti da CHO elaborati dalla spettrometria di massa dovrebbero apparire come i cromatogrammi illustrati nella Figura 2. La figura raffigura un confronto tra due cromatogrammi che mostrano che il picco mannose 5 (M5) da un campione è notevolmente inferiore. Se si osserva solo una linea di base rumorosa invece dei picchi, ciò può significare che l'impostazione della cromatografia è difettosa o che la procedura non ha esito positivo. Utilizzando i controlli, la risoluzione dei problemi può essere semplificata. In primo luogo, valutare i picchi DI FLR dalla scala dextran; questi picchi indicano che il sistema cromatico funziona correttamente. Successivamente, confrontare i picchi ottenuti sperimentalmente con quelli ottenuti da uno standard mAb intatto elaborato. Se i picchi dello standard sono visibili, ma non vengono identificati picchi di campione, i campioni mAb non sono stati elaborati correttamente. Ciò può essere dovuto alla presenza di SDS o nucleofilo nel tampone che interferisce con l'etichettatura e la purificazione di N-glicani.
SEC-MALS può essere utilizzato per valutare altri due CQA: il profilo di aggregazione e il peso molecolare dell'anticorpo. Un cromatogramma SEC-MALS rappresentativo è paragonabile a quello illustrato nella figura 3. La distribuzione di massa molecolare e il peso molecolare assoluto sono stati determinati utilizzando il software richiesto con un coefficiente di estinzione di 1,37 mL (mg-cm)-1 e un dn/dc di 0,185 mL/g. Poiché le chiamate di picco e l'impostazione della linea di base nel software vengono eseguite manualmente, i risultati possono variare leggermente da utente a utente. Il peso molecolare assoluto del monomerico IgG1 della Figura 3 è 1,504 x 105 Da - 0,38% (blu) e il complesso di ordine superiore è 7,799 x 105 Da - 3,0% (rosso). La polidispersità degli aggregati è molto maggiore di quella del monomero, come indicato dalla distribuzione di massa molare rossa del picco 1 (Figura 3). La piccola quantità di campione e l'importanza dell'aggregazione come CQA rendono questa tecnica uno strumento analitico complementare di grande valore per il sistema microbioretico automatizzato.
Il risultato di mC-E è un elettropherogram, come in Figura 4, che mostra il profilo della variante di carica per un anticorpo monoclonale. Il profilo è una firma unica per la proteina in fase di studio ed è altamente sensibile al pH operativo. È visibile anche un picco di tinri liberi a sinistra del profilo della variante di carica. Quando si stabilisce un pH operativo, c'è una certa discrezionalità per l'operatore di bilanciare la risoluzione e il segnale; inoltre, l'operatore deve garantire una buona separazione dal picco di tinture libere che migra a 30 dollari. Il campione può essere dissalato dopo l'etichettatura per rimuovere questo picco, anche se questo porta ad una perdita significativa nel segnale. Una volta stabilito un pH di esercizio, è possibile confrontare i profili campione. Sebbene generalmente coerenti, i cambiamenti nell'efficienza dell'etichettatura o le differenze negli eccipienti possono portare a piccole differenze nella migrazione di un campione e nel profilo della variante di carica che rende gli elettroferigrammi difficili da confrontare direttamente. Invece, il metodo di confronto è di solito basato sulle percentuali delle specie di base, principali e acide. In questo caso, le differenze relative fino all'1-2% possono essere identificate utilizzando mC-E.
Il consumo di amminoacidi può essere monitorato per determinare se l'esaurimento sta causando cambiamenti nei CQA. Le letture di croromatogramma dallo spettrometro di massa possono essere utilizzate per valutare la creazione di una curva di calibrazione per la quantificazione assoluta degli amminoacidi nei campioni di supporti bioreattori grezzi. La figura 5 illustra due cromatogrammi ionici totali (TIC) e un cromatogramma iostrai estratto (XIC) come risultati rappresentativi durante questo processo. Nella Figura 5A, il TIC illustrato illustra il segnale di fondo dal sistema di buffer come solo un vuoto d'acqua è stato iniettato. Figura 5 B raffigura un TIC rappresentativo dello standard aminoacido in cui, rispetto al vuoto d'acqua, si possono osservare piccoli picchi che corrispondono alle singole specie di amminoacidi (come la lisina a 7,96 minuti). Per integrare il picco e facilitare la quantificazione dell'area di picco (e quindi la concentrazione), viene utilizzato l'XIC dove viene visualizzato solo il segnale proveniente da una "finestra di massa cromatogramma" definita. A seconda della sensibilità dello strumento e della qualità della separazione cromatica, la finestra di massa ottimale dovrà essere determinata dall'utente. In questo esempio (Figura5C), lo XIC della lisina (m/z - 147.1144) con una finestra di massa di 10 ppm viene visualizzata in cui la lisina nello standard degli amminoacidi eviene dalla colonna a 8,03 minuti.

Figura 1 . Cromatogramma rappresentativo dello schema di purificazione utilizzando la tecnica Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC). Le fasi del metodo di purificazione corrispondenti al volume (mL) sono etichettate lungo l'asse x. L'assorbimento UV a 280 nm (asse y mAU, linea continua) viene monitorato durante l'intero ciclo di purificazione. Le impurità non specificamente legate vengono spostate aumentando la conduttività (mS/cm asse y, linea tratteggiata) durante l'anticorpo High Salt Wash. (visualizzato). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2. Un cromatogramma a fluorescenza rappresentativo ottenuto da glicani etichettati che vengono verificati in massa. L'asse x è il tempo di ritenzione (minuti) mentre l'asse y è l'intensità del segnale. Il picco a 14,94 min rappresenta il glicano Mannose 5 (M5), dove si può osservare una grande differenza tra la potenza del segnale M5 tra i due campioni sovrapposti. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3. Distribuzione del peso molecolare dell'anticorpo monoclonale IgG1. Cromatogramma di un anticorpo monoclonale IgG1 intatto separato da cromatografia di esclusione di dimensioni in 1x PBS (pH7.4). L'assorbimento è monitorato a 280 nm (asse nero; asse sinistro) e sono stati utilizzati rilevatori di indici di dispersione della luce e di rifrazione per calcolare il peso molecolare assoluto di ogni picco (rosso e blu; asse destro). Le specie ad alto peso molecolare sono indicate con il picco etichettato "HMW". Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4 . Profilo variante di carica di un anticorpo monoclonale IgG1. Questo elettroferogramma viene generato su una piattaforma mC-E. Un picco di tinture libere migra a 30 s ed è ben separato dall'IgG1. Per la quantificazione, i picchi sono stati suddivisi in specie di base, principali e acide utilizzando un software di analisi dei dati strumentali. La linea rossa delinea le aree di picco integrate. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5. Risultati rappresentativi dei cromotogrammi ionici per l'analisi degli amminoacidi a base di spettrometria di massa dei supporti bioreattori grezzi. L'asse x è il tempo (minuti) mentre l'asse y è l'intensità del segnale (A) Uno spazio d'acqua funge da controllo negativo e rivela il segnale di fondo osservato nel corso del gradiente di cromatografia liquida (B) Il 225 pmol / amminoacido standard è usato qui come un controllo positivo, come i singoli picchi osservati in questo cromatogramma iosrappresentatore totale rappresentano i diversi aminoacidi della miscela standard in fase di risoluzione cromatograficamente (C) Un rappresentativo cromatogramma iostrai per m /z 147.1144, che è lisina. Il picco di 7,96 min in B corrisponde al picco 8.03 in C di lisina. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.