إطار مفتوح المصدر لحساب الكتلة للجزيئات العلاجية القائمة على الأجسام المضادة

Summary

توضح هذه المقالة استخدام تطبيق برمجي، mAbScale، لحساب الكتل لعلاجات البروتين القائمة على الأجسام المضادة وحيدة النسيلة.

Abstract

كتل العلاج الحيوي هي وسيلة للتحقق من الهوية والسلامة الهيكلية. يوفر قياس الطيف الكتلي (MS) للبروتينات السليمة أو الوحدات الفرعية للبروتين أداة تحليلية سهلة لمراحل مختلفة من تطوير المستحضرات الصيدلانية الحيوية. يتم تأكيد هوية البروتين عندما تكون الكتلة التجريبية من MS ضمن نطاق خطأ الكتلة المحدد مسبقا للكتلة النظرية. في حين توجد العديد من الأدوات الحسابية لحساب الأوزان الجزيئية للبروتين والببتيد ، إلا أنها إما لم تكن مصممة للتطبيق المباشر على كيانات العلاج الحيوي ، أو لديها قيود على الوصول بسبب التراخيص المدفوعة ، أو تتطلب تحميل تسلسلات البروتين إلى خوادم المضيفة.

لقد طورنا روتينا لحساب الكتلة المعيارية يتيح التحديد السهل للكتل المتوسطة أو أحادية النظائر والتركيبات الأولية للبروتينات السكرية العلاجية ، بما في ذلك الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAb) والأجسام المضادة ثنائية النوعية (bsAb) واتحادات الأدوية والأجسام المضادة (ADC). ستسمح الطبيعة المعيارية لإطار الحساب المستند إلى Python بتوسيع هذه المنصة لتشمل طرائق أخرى مثل اللقاحات وبروتينات الاندماج وقليل النيوكليوتيدات في المستقبل ، ويمكن أن يكون هذا الإطار مفيدا أيضا لاستجواب بيانات قياس الطيف الكتلي من أعلى إلى أسفل. من خلال إنشاء تطبيق سطح مكتب مستقل مفتوح المصدر بواجهة مستخدم رسومية (GUI) ، نأمل في التغلب على القيود المتعلقة بالاستخدام في البيئات التي لا يمكن فيها تحميل معلومات الملكية إلى الأدوات المستندة إلى الويب. توضح هذه المقالة خوارزميات وتطبيق هذه الأداة ، mAbScale ، على طرق علاجية مختلفة قائمة على الأجسام المضادة.

Introduction

على مدى العقدين الماضيين ، تطورت العلاجات الحيوية لتصبح الدعامة الأساسية لصناعة الأدوية الحديثة. أدى جائحة SARS-CoV2 والظروف الأخرى التي تهدد الحياة إلى زيادة الحاجة إلى تطوير أسرع وأوسع لجزيئات المستحضرات الصيدلانية الحيوية^1،2،3.

الوزن الجزيئي للعلاج الحيوي أمر بالغ الأهمية لتحديد الجزيء ، بالاقتران مع المقايسات التحليلية الأخرى. يتم استخدام كتل الوحدات الفرعية السليمة والمخفضة طوال دورات حياة الاكتشاف والتطوير كجزء من استراتيجيات التحكم التي تهدف إلى الحفاظ على الجودة ، كما هو موضح في QTPP (ملف تعريف المنتج المستهدف للجودة)<....

Protocol

يظهر سير العمل عالي المستوى ل mAbScale في الشكل 2. تحتوي كل خطوة على فروع قرار داخلية وحلقات وتوافقيات أكثر تطورا. يتم تقديم سير عمل خوارزمي مفصل يصف عملية الحساب في الشكل التكميلي 1. يتم حفظ إخراج التطبيق بتنسيق جدول بيانات في المجلد المحدد من قبل المستخدم. يتكون ملف الإخراج من أوراق عمل منفصلة متعددة ، والتي يمكن تصنيفها على أنها مدخلات المستخدم ، وحسابات الوزن الجزيئي ، ومراجع لمتوسط اشتقاقات الكتلة النظيرية (يتم توفير مثال المخرجات في الجداول التكميلية). تتضمن أوراق عمل إدخال المستخدم تسلسلات الأحماض الأمينية البروتينية والمعلومات الأخرى التي أدخلها المستخدم ، ومتوسط الكتل الأولية ، وكتل الجليكان ، والتي تستخدم لحساب ....

النتائج

تم اختيار مجموعة متنوعة من mAbs لتمثيل أنواع مختلفة من mAbs. تم اختيار معيار mAb المتاح تجاريا لتمثيل mAb التقليدي بسلاسل ثقيلة متطابقة وسلاسل ضوئية متطابقة وموقع جليكوزيل واحد مرتبط ب N في منطقة Fc. كما تم اختيار mAb مع غليكوزيل إضافي مرتبط بسلسلة خفيفة N ، و mAb ثنائي النوع ، و mAb مقترن بالأجسام المضا?.......

Discussion

يوفر mAbScale واجهة مستخدم سهلة الاستخدام مع المرونة لتغيير اللبنات الأساسية لحسابات الكتلة والعناصر. من المتوقع أن يكون لدى المستخدمين فهم أساسي للجزيء المستهدف لاستخدام التطبيق ، واشتقاق الكتل الصحيحة ، وتفسير النتائج. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون ورقة إخراج الكتلة السليمة أو المخفضة سا.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acquity UPLC system	Waters Corp., Milford, MA	N/A	Modular system
Antibody-drug conjugate (ADC)	GlaxoSmithKline	N/A	Proprietory molecule
BEH 200 SEC column	Waters Corp., Milford, MA	176003904
Bispecific mAb	GlaxoSmithKline	N/A	Proprietory molecule
Byos	Protein Metrics, Cupertino, CA	https://proteinmetrics.com/byos/ Version 4.5
GPMAW	GPMAW	http://www.gpmaw.com/
LC-MS grade water	Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA	W6-1
mAb standard	Waters Corp., Milford, MA	186009125	Waters Humanized mAb Mass Check Standard
mAbScale	GlaxoSmithKline	Apache License, Version 2.0
Xevo G2 Q-TOF mass spectrometer	Waters Corp., Milford, MA	N/A	Modular system