Nötr Kılcal kullanılarak monoklonal antikor izoformlannın Kapiler Elektroforez Ayırma
Summary
Here, we present a comprehensive capillary zone electrophoresis protocol for the assessment of intrinsic physicochemical heterogeneity of monoclonal antibodies as a quality attribute.
Abstract
Biotherapeutic proteins, such as monoclonal antibodies (mAbs), are feasible alternatives for the treatment of chronic-degenerative diseases. The biological activity of these proteins depends on their physicochemical properties. The use of high-performance techniques like chromatography and capillary electrophoresis has been described for the analysis of physicochemical heterogeneity of mAbs. Nowadays, capillary zone electrophoresis (CZE) technique constitutes one of the most resolutive and sensitive assays for the analysis of biomolecules. Besides, the electro-driven separation in CZE is governed by extensive properties of matter and offers the advantage of analyzing proteins close to their native state. However, the successful implementation of this technique for routine analysis depends on the skills of the analyst at the critical steps during sample and system preparation. The purpose of this tutorial is to detail the steps to succeed in the CZE analysis of mAbs. Further, this protocol can be used for the development and improvement of skills of the personnel involved in protein analytical chemistry laboratories.
Introduction
Monoklonal antikorlar (mAbs) nedeniyle pek çok kronik ve dejeneratif hastalıklar 1'e karşı hareket etme kapasitesine artan ilgi ile biyoterapötik proteinlerdir. Diğer biyomoleküllerin gibi, mAb'ler (nihai ürüne biyosentezi dan yani) kendi yaşam döngüsünün tüm aşamalarında çeşitli fizikokimyasal değişiklikler geçmesi yatkındır. Bu modifikasyonlar arasında, ancak bunlarla sınırlı değildir: deamidasyon, glikosilasyon, oksidasyon, siklizasyon, izomerizasyon, agregasyon ve proteolitik bölünme 2. Bu nedenle, içsel izoformları çözmek için yetenekli analitik teknikler kalite spesifikasyonları kurmak için mAb'ler heterojenliği ve istikrarı izlemek için ihtiyaç vardır.
Kapiller elektroforez (CE), bir arka plan elektrolit (BGE) ile doldurulmuş dar kaynaşık silika borusu (um aralığında) outinside taşınan yüksek performanslı ayırma teknolojisidir. Bir elektrik alanının uygulanmasıyla, yüklü molekülün (30,000 V kadar)s ters ücret (yani, elektro-odaklı ayırma) ile elektroda doğru göç ederler. CE yüksek gerilim kullanılması klasik jel elektroforezi üstündür hızlı analiz ve verimlilik artışı, izin verir. Kılcal bölge elektroforezi (CZE), rutin olarak, ürün kalitesi değerlendirmesi 3-9 için, ilaç endüstrisinin kullanılan CE bazlı bir tekniktir. CE diğer modları (ör kapiler jel elektroforezi, kapiller izoelektrik odaklama) ya da kromatografisi bazlı yöntemlerden farklı olarak, CZE kendi doğal yapısında 10 yakın mAb'lerin doğasında heterojenite analizini sağlayarak, denatüranlar veya katı faz arayüzleri kullanılmadan yapılabilir . MAb izoformlarının CZE ayrılması bir hidrofilik polimer (nötr kılcal) ile kaplanmış bir kaynaşık silika kılcal içinde oluşur ve yük, kitle, boyut ve şekil (ya da hidrodinamik hacmi) 11 tarafından yönetilir farklı elektroforetik hareketlilik dayanır. mAb parçaları zaman tespit edilirde harekete ve 214 nm'de 4 bir ultraviyole (UV) absorbansı detektörü tarafından algılanan algılama penceresinin geçmesine edilir.
Bu analitik tekniğin başarılı bir şekilde uygulanması öncesi ve deney sırasında detaylara uygun dikkat bağlıdır. sonuçta sürekli başarısızlık ve hayal kırıklığı yol açan, analiz yapmak için maliyet ve zaman artacak, aksi takdirde Oyunculuk.
Burada, çözümleri ve örnekler, CE sistemi kurmak enstrüman yöntemleri, veri toplama hazırlanması hazırlanması detaylı açıklamaları ile CZE tarafından mAb heterojenite başarılı bir analizini yapmak için bir adım-adım kılavuz sunmak ve işlem. Bu dokümanın amacı, bir yeniden birleştirici tam olarak insan anti-tümör nekroz faktörü alfa (anti-TNFa) mAb proteini modeli olarak kullanılır; Ancak, bu protokol kolayca kısa değişiklikler göz önüne alınarak diğer proteinlerin analizi için özelleştirilebilir. birdditionally, çeşitli öneriler potansiyel sorunlar önerilmiştir hafifletmek için. okuyucu kesinlikle artacaktır başarılı olasılık olarak, önerilen protokol takip etmek teşvik edilmektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
iletken CZE başarılı olasılığını artırmak için mAbs analizleri bu derste, uygun uygulamalarının önemini vurgulamak. CZE rutin olarak kullanılır, ancak, sorunlar kaçınılmaz olarak 12 ortaya çıkar.
En iyi sonuç için, onlar aşmak ve zor adımlar gidermek için analisti yardımcı olacak gibi, protokol boyunca dahil edildi notları takip etmek önemlidir. belirli bir koşullar kümesi optimum çözünürlüğü elde etmek üzere büyük bir göz BGE çözeltisi …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Wiley for the granted permission to use the concepts of the following publication for this tutorial. Carlos E. Espinosa-de la Garza, Francisco C. Perdomo-Abúndez, Jesús Padilla-Calderón, Jaime M. Uribe-Wiechers, Néstor O. Pérez, Luis F. Flores-Ortiz, Emilio Medina-Rivero: Analysis of recombinant monoclonal antibodies by capillary zone electrophoresis. Electrophoresis. 2013. 34. 1133-1140. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. This work was supported by CONACyT, Mexico, grant 230551.
Materials
| Glacial acetic acid | Tecsiquim | AT0035-7 |
| ACS grade hydrochloric acid | J.T. Baker | 9535-05 |
| Histamine dihydrochloride | Fluka | 53300 |
| (Hydroxypropyl) methyl cellulose | Fluka | 09963 |
| Lithium acetate | Sigma-Aldrich | 517992 |
| 6-Aminocaproic acid | Sigma-Aldrich | A2504 |
| eCAP Tris Buffer, 50.0 mM, pH 8 | Beckman Coulter | 477427 |
| PA 800 Plus Pharmaceutical Analysis System | Beckman Coulter | A66528 |
| eCAP Neutral capillary | Beckman Coulter | 477441 |
| Vial, Micro, 200 µl | Beckman Coulter | 144709 |
| Universal Vial Caps | Beckman Coulter | A62250 |
| Universal Vials | Beckman Coulter | A62251 |
| Cable, Optics, UV/Vis | Beckman Coulter | 144093 |
| UV/Vis Detector Module | Beckman Coulter | 144733 |
| Cartridge Assembly Kit, Blank | Beckman Coulter | 144738 |
References
- Bruno, V., Battaglia, G., Nicoletti, F. The advent of monoclonal antibodies in the treatment of chronic autoimmune diseases. Neurol. Sci. 31, 283-288 (2011).
- Liu, H., Gaza-Bulseco, G., Faldu, D., Chumsae, C., Sun, J. Heterogeneity of monoclonal antibodies. J. Pharm. Sci. 97 (7), 2426-2447 (2008).
- Creamer, J. S., Oborny, N. J., Lunte, S. M. Recent advances in the analysis of therapeutic proteins by capillary and microchip electrophoresis. Anal. Methods. 6 (15), 5427-5449 (2014).
- Fekete, S., Guillarme, D., Sandra, P., Sandra, K. Chromatographic, Electrophoretic, and Mass Spectrometric Methods for the Analytical Characterization of Protein Biopharmaceuticals. Anal. Chem. 88 (1), 480-507 (2016).
- He, Y., et al. Analysis of identity, charge variants, and disulfide isomers of monoclonal antibodies with capillary zone electrophoresis in an uncoated capillary column. Anal. Chem. 82 (8), 3222-3230 (2010).
- He, Y., Isele, C., Hu, W., Ruesch, M. Rapid analysis of charge variants of monoclonal antibodies with capillary zone electrophoresis in dynamically coated fused-silica capillary. J. Sep. Sci. 34 (5), 548-555 (2011).
- Zhao, S. S., Chen, D. D. Y. Applications of capillary electrophoresis in characterizing recombinant protein therapeutics. Electrophoresis. 35 (1), 96-108 (2014).
- Štěpánová, S., Kašička, V. Determination of impurities and counterions of pharmaceuticals by capillary electromigration methods. J. Sep. Sci. 37 (15), 2039-2055 (2014).
- Štěpánová, S., Kašička, V. Recent applications of capillary electromigration methods to separation and analysis of proteins. Anal. Chim. Acta. 933, 23-42 (2016).
- Espinosa-de la Garza, C. E., et al. Analysis of recombinant monoclonal antibodies by capillary zone electrophoresis. Electrophoresis. 34 (8), 1133-1140 (2013).
- Staub, A., Guillarme, D., Schappler, J., Veuthey, J. L., Rudaz, S. Intact protein analysis in the biopharmaceutical field. J. Pharm. Biomed. Anal. 55 (4), 810-822 (2011).
- Altria, K. D., Altria, K. D. Troubleshooting. Methods in Molecular Biology, Vol 52. Capillary Electrophoresis Guidebook: Principles, Operation and Applications. , (1996).
- Ma, S., Nashabeh, W. Analysis of protein therapeutics by capillary electrophoresis. Chromatographia. 53 (5), 75-89 (2001).
- Jaccoulet, E., Smadja, C., Prognon, P., Taverna, M. Capillary electrophoresis for rapid identification of monoclonal antibodies for routine application in hospital. Electrophoresis. 36 (17), 2050-2056 (2015).
