Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يتم تقديم بروتوكول لإثراء بروتينات الخلايا المضيفة (HCPs) من المنتجات الدوائية (DP) والكشف عن الببتيدات باستخدام حبات إثراء البروتين. يتم عرض الطريقة باستخدام مادة دواء الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAb) المصنعة داخليا (DS) ، وهي مادة مرجعية جيدة المواصفات لتقييم ومقارنة الطرق المختلفة من حيث الأداء.

Abstract

بروتينات الخلايا المضيفة (HCPs) هي شوائب يمكن أن تؤثر سلبا على البروتينات العلاجية ، حتى بكميات صغيرة. لتقييم المخاطر المحتملة المرتبطة بالمنتجات الدوائية ، تم تطوير طرق لتحديد HCPs منخفضة الوفرة. يتضمن النهج الحاسم لتطوير طريقة حساسة للكشف عن HCP إثراء HCPs مع إزالة الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAbs) في نفس الوقت قبل التحليل ، باستخدام قياس الطيف الكتلي اللوني السائل (LC-MS).

يقدم هذا البروتوكول تعليمات مفصلة لإثراء بروتينات الخلية المضيفة باستخدام حبات تخصيب البروتين المتاحة تجاريا. تحتوي هذه الخرزات على مكتبة متنوعة من روابط سداسي الببتيد ذات صلات محددة للبروتينات المختلفة. يتضمن البروتوكول أيضا الهضم المحدود والكشف اللاحق عن الببتيد باستخدام NANO LC-MS / MS. من خلال استخدام هذه التقنيات ، يمكن إثراء HCPs ذات الوفرة المنخفضة بأكثر من 7000 ضعف ، مما يؤدي إلى حد اكتشاف مثير للإعجاب يصل إلى 0.002 جزء في المليون. بشكل ملحوظ ، يتيح هذا البروتوكول اكتشاف 850 HCPs بمستوى عال من الثقة باستخدام NIST mAb. علاوة على ذلك ، تم تصميمه ليكون سهل الاستخدام ويتضمن عرضا توضيحيا بالفيديو للمساعدة في تنفيذه. باتباع هذه الخطوات ، يمكن للباحثين إثراء واكتشاف HCPs بشكل فعال ، مما يعزز حساسية ودقة تقييم المخاطر للمنتجات الدوائية.

Introduction

بروتينات الخلية المضيفة (HCPs) هي شوائب يتم إطلاقها من زراعة الخلايا للكائن الحي المضيف ويتم تنقيتها بشكل مشترك باستخدام الجسم المضاد وحيد النسيلة (mAb)1،2،3،4. يمكن أن تؤثر مستويات التتبع من HCPs سلبا على جودة منتج الدواء5،6،7،8،9،10،11،12،13،14،15 ، وبالتالي ، فإن طريقة تحليل HCP الحساسة مطلوبة للكشف عن HCPs في مستويات جزء في المليون إلى جزء في المليون.

يمكن تطبيق طرق متعامدة للكشف عن HCPs بوفرة منخفضة. يستخدم مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) بشكل عام لتحديد كمية HCPs الإجمالية ، ويمكنه أيضا اكتشاف وقياس HCPs الفردية إذا كانت الأجسام المضادة المقابلة متوفرة16. ومع ذلك ، فإن إنتاج الأجسام المضادة الخاصة ب HCP يستغرق وقتا طويلا ويتطلب عمالة مكثفة. في المقابل ، يمكن أن توفر الكروماتوغرافيا السائلة إلى جانب قياس الطيف الكتلي (LC-MS) معلومات شاملة حول HCPs الفردية في منتجات الأدوية mAb ويتم تطبيقها على نطاق واسع لتحديد HCP4،7،9،10،12،13،14،15،17،18،19،20 ، 21,22,23,24,25,26,27.

تم تطوير عدة طرق للكشف عن HCPs مع LC-MS / MS ، بما في ذلك الهضمالمحدود 20 ، والترشيح17 ، وحذف البروتين A21 ، والترسيب المناعي (IP) ، وتخصيب ProteoMiner (PM) 18. تهدف معظم الطرق إلى تقليل كمية mAb وإثراء HCPs قبل تحليل LC-MS / MS ، وبالتالي تقليل النطاق الديناميكي بين ببتيدات mAb وببتيدات HCP. يقدم هذا البروتوكول طريقة إثراء عينة بروتينية تجمع بين تقنية ProteoMiner والهضم المحدود (PMLD)28. يتضمن مبدأ إثراء ProteoMiner استخدام حبات إثراء البروتين المتاحة تجاريا والتي تحتوي على مكتبة متنوعة من روابط الببتيد التوافقية. ترتبط هذه الروابط على وجه التحديد بالبروتينات الموجودة على منتجات أدوية الأجسام المضادة ، مما يسمح بإزالة الجزيئات الزائدة مع تركيز بروتينات الخلايا المضيفة منخفضة الوفرة (HCPs) على روابط التقارب الخاصة بها. من ناحية أخرى ، يتضمن مبدأ الهضم المحدود استخدام تركيز منخفض من التربسين. هذا التركيز كاف لهضم HCPs منخفضة الوفرة ولكنه غير كاف لهضم جميع منتجات أدوية الأجسام المضادة. يتيح هذا النهج استعادة وإثراء ببتيدات HCP المهضومة من المحلول.

بالمقارنة مع طرق الترشيح ، لا تقتصر تقنية PMLD على حجم HCPs المكتشفة17. طرق حذف البروتين أ خاصة بالكشف عن HCPs المرتبطة بالأجسام المضادة21 ، بينما يقتصر الترسيب المناعي على HCPs المحددة مسبقا من خط خلية معين (مثل خط خلية مبيض الهامستر الصيني (CHO)) ، حيث تم إنشاء جسم مضاد مضاد ل HCP4. في المقابل ، يمكن تطبيق PMLD للكشف عن HCPs من أي وحدات دوائية وبروتينات الخلايا المضيفة المنقاة بشكل مشترك مع منتجات الأدوية من خطوط الخلايا المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يظهر PMLD حساسية أفضل مقارنة بالطرق المذكورة17،18،20،21،24.

يمكن لهذا النهج إثراء تركيز HCP بمقدار 7000 ضعف وخفض حد الكشف إلى 0.002 جزء في المليون28. يوضح الشكل 1 الإعداد التجريبي.

Protocol

الاختصارات المستخدمة في البروتوكول مدرجة في الجدول التكميلي 1.

1. إعداد الحلول والمخازن المؤقتة

ملاحظة: يتم سرد التفاصيل التجارية لجميع الكواشف في جدول المواد.

  1. قم بإعداد محلول 0.1 M Tris-HCl ، pH 8.0 بإضافة 1 مل من 1 M Tris-HCl ، ودرجة الحموضة 8.0 إلى 9 مل من الماء منزوع الأيونات في قنينة زجاجية ، واخلطها جيدا عن طريق الدوامة. يحفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى 3 أشهر.
  2. تحضير 24 mM deoxycholate الصوديوم (SDC) عن طريق إذابة 10 ملغ من SDC في 1 مل من 0.1 M Tris-HCl ، درجة الحموضة 8.0.
  3. تحضير 24 مليمتر الصوديوم لورويل ساركوسينات (SLS) عن طريق إذابة 7 ملغ من SLS في 1 مل من 0.1 M Tris-HCl ، درجة الحموضة 8.0.
  4. قم بإعداد المخزن المؤقت للشطف عن طريق خلط 24 mM SDC و 24 mM SLS بنسبة 1: 1 (v / v).
  5. تحضير 50 نانوغرام / ميكرولتر من محلول التربسين بإضافة 400 ميكرولتر من الماء منزوع الأيونات إلى 20 ميكروغرام من التربسين.
  6. تحضير 25 مجم / مل ديثيوثريتول (DTT) بإضافة 308 ميكرولتر من 0.1 متر Tris-HCl ، درجة الحموضة 8.0 ، إلى 7.7 ملغ من DTT.
  7. تحضير 0.25 M iodoacetamide (IAM) بإضافة 1.2 مل من 0.1 M Tris-HCl ، الرقم الهيدروجيني 8.0 ، إلى 56 ملغ من IAM.
  8. تحضير 10٪ TFA بإضافة 1 مل من حمض ثلاثي فلورو أسيتيك (TFA) إلى 9 مل من الماء منزوع الأيونات. دوامة لمدة 4 ثوان وتدور لأسفل. يحفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى 3 أشهر.
  9. قم بإعداد المخزن المؤقت أ بإضافة 1 مل من 10٪ TFA إلى 99 مل من الماء منزوع الأيونات.
  10. قم بإعداد المخزن المؤقت B بإضافة 1 مل من 10٪ TFA ، و 49 مل من الماء منزوع الأيونات إلى 50 مل من الأسيتونيتريل (ACN).
  11. قم بإعداد 10 مللي متر من محلول الهستيدين بإضافة 37 مجم من L-histidine و 54.8 مجم من L-Histidine أحادي هيدروكلوريد أحادي الهيدرات إلى 50 مل من الماء.

2. تحضير محاليل الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAb)

  1. بالنسبة للمنتجات الدوائية ذات التركيزات التي تزيد عن 50 مجم / مل ، قم بتخفيف 15 مجم من الجسم المضاد أحادي النسيلة (mAb) (انظر جدول المواد) بالماء منزوع الأيونات في أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2 مل ، مما ينتج عنه حجم إجمالي قدره 300 ميكرولتر ودرجة حموضة نهائية ~ 6. إذا لزم الأمر ، اضبط الرقم الهيدروجيني باستخدام حمض الأسيتيك أو Tris-HCl.
  2. بالنسبة للمنتجات الدوائية ذات التركيزات الأقل من 50 ملغم / مل ، قم بإجراء التبادل المؤقت باتباع الخطوات من 2.2.1 إلى 2.2.5.
    1. انقل 20 مجم من كل عينة إلى جهاز مرشح طرد مركزي 10 كيلو (انظر جدول المواد) وأجهزة طرد مركزي عند 14000 × جم لمدة 25 دقيقة (في درجة حرارة الغرفة ، RT) حتى يتبقى حجم 100 ميكرولتر تقريبا.
    2. أضف 350 ميكرولتر من 10 مللي متر من الهستيدين (انظر جدول المواد) ، ومحلول الأس الهيدروجيني 6.0 في المرشح ، والدوامة ، وأجهزة الطرد المركزي عند 14000 × جم لمدة 25 دقيقة في RT. كرر مرة واحدة.
    3. اقلب المرشح وضعه في أنبوب جمع العينات ، ثم طرد العينات عند 1000 × جم لمدة 5 دقائق في RT لاسترداد الحجم بالكامل في أنبوب التجميع. اغسل الفلتر بمحلول هيستيدين 200 ميكرولتر 10 مللي متر واسحب لأعلى ولأسفل لاستعادة أي عينات بروتين متبقية. انقل المحلول بالكامل إلى نفس أنبوب التجميع ، الدوامة ، وقم بتدويرها.
    4. قم بقياس تركيز العينة بواسطة NanoDrop. اضبط تركيز كل عينة بروتين على 50 مجم / مل عن طريق إضافة محلول الهستيدين قبل الحضانة بخرز التخصيب.
    5. نقل 300 ميكرولتر من العينة إلى أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2 مل.

3. إعداد حبات إثراء البروتين

  1. قم بإزالة الغطاء العلوي والسفلي من كل عمود دوران تم الحصول عليه من مجموعة إثراء البروتين التجارية (انظر جدول المواد). لا تتخلص من الأغطية ، حيث سيتم استخدامها لاحقا.
  2. خذ عمود الدوران وضعه في أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2 مل بدون غطاء. أجهزة الطرد المركزي الإعداد في درجة حرارة الغرفة و 1000 × غرام لمدة 30-60 ثانية في RT من أجل القضاء على حل التخزين. تخلص من المواد التي تم جمعها خلال هذه الخطوة.
  3. أضف 200 ميكرولتر من المخزن المؤقت للغسيل إلى حبات التخصيب المتاحة تجاريا (انظر جدول المواد) وقم بالماصة لأعلى ولأسفل عدة مرات. ضع عمود الدوران في أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2 مل وجهاز طرد مركزي عند 1000 × جم لمدة 30-60 ثانية في RT لإزالة المخزن المؤقت. تجاهل المواد التي تم جمعها.
    ملاحظة: يتم تضمين المخزن المؤقت للغسيل في مجموعة إثراء البروتين التجارية.
  4. كرر الخطوات 3.3 مرتين.
  5. استبدل الغطاء السفلي وأضف 200 ميكرولتر ماء ، ثم استبدل الغطاء العلوي.

4. إثراء البروتين

  1. ماصة لأعلى ولأسفل الملاط (من الخطوة 3.5) ونقل 40 ميكرولتر من الملاط إلى العينة المعدة في الخطوة 2. احتضان وتدوير الأنبوب في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 ساعة.
  2. اصنع طرفا باستخدام فريت (انظر جدول المواد) باستخدام إبرة 16 جم للحصول على حجم فريت المناسب ، ثم أدخله في طرف طرف 200 ميكرولتر.
  3. انقل العينة مع الخرز إلى الطرف المعد في الخطوة 4.2. جهاز طرد مركزي الطرف مع أنبوب طرد مركزي دقيق 2 مل عند 200 × جم لمدة 3 دقائق في RT لإزالة المحلول.
  4. اغسل الخرزات عن طريق إضافة 200 ميكرولتر من المخزن المؤقت للغسيل إلى الطرف والطرد المركزي للطرف باستخدام أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2 مل عند 200 × جم لمدة دقيقتين في RT لإزالة محلول الغسيل. كرر الخطوة مرتين.
  5. اغسل الخرزات بإضافة 200 ميكرولتر ماء إلى الطرف وطرد مركزي الطرف باستخدام أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 2 مل عند 200 × جم لمدة دقيقتين في RT لإزالة الماء.
  6. قم بإزالة البروتينات من الخرز عن طريق إضافة 10 ميكرولتر من محلول الشطف (الخطوة 1.4) إلى الطرف ، وقم بسحب الملاط عشر مرات في الطرف لضمان نقع الخرزات بمحلول الشطف.
  7. جهاز طرد مركزي الطرف مع أنبوب طرد مركزي صغير جديد سعة 0.5 مل عند 200 × جم لمدة 30 ثانية في RT لجمع المخفف. كرر الخطوات 4.6-4.7 مرتين وادمج كل الشطف في أنبوب طرد مركزي واحد سعة 0.5 مل.
  8. أضف 1.5 ميكرولتر من محلول التربسين (الخطوة 1.5) إلى المحلول للهضم طوال الليل عند 28 درجة مئوية. أضف 1.5 ميكرولتر من 25 مجم / مل DTT (الخطوة 1.6) ، وقم بتسخين العينة عند 90 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.
  9. أضف 1.5 ميكرولتر من 0.25 M IAM (الخطوة 1.7) واحتضانها في درجة حرارة الغرفة في الظلام لمدة 20 دقيقة. أضف 3.5 ميكرولتر 10٪ TFA (الخطوة 1.8) ، دوامة لمدة دقيقتين ، وتأكد من أن الرقم الهيدروجيني عند ~ 2-3.
  10. أجهزة الطرد المركزي عند 14400 × جم لمدة 10 دقائق في RT لترسيب SDC و SLS. جمع طاف لتحلية.
  11. قم بإجراء التحلية باتباع الخطوات أدناه.
    1. أضف 50 ميكرولتر من المخزن المؤقت B (الخطوة 1.10) إلى طرف GC-desaling (انظر جدول المواد). أجهزة الطرد المركزي الطرف مع حامل في 1000 × غرام لمدة 3 دقائق في RT. تجاهل المواد التي تم جمعها.
    2. أضف 50 ميكرولتر من المخزن المؤقت A (الخطوة 1.9) إلى الحافة. أجهزة الطرد المركزي الطرف مع حامل في 1000 × غرام لمدة 3 دقائق في RT. تجاهل المواد التي تم جمعها.
    3. أضف العينة المحمضة إلى الطرف. جهاز طرد مركزي مع حامل عند 500 × جم لمدة 6 دقائق في RT. تخلص من المواد التي تم جمعها.
    4. اغسل الطرف بإضافة 50 ميكرولتر من المخزن المؤقت A إلى الحافة. جهاز طرد مركزي الطرف مع الحامل عند 500 × جم لمدة 3 دقائق في RT. تخلص من المواد التي تم جمعها. كرر مرة واحدة.
    5. تخلص من الببتيد من الطرف بإضافة 50 ميكرولتر من المخزن المؤقت B إلى طرف GC-desalening. جهاز طرد مركزي الطرف بأنبوب جديد عند 500 × جم لمدة 3 دقائق في RT. اجمع المواد. كرر الخطوة مرة واحدة وادمج المخفف.
    6. جفف المحلول باستخدام مكثف فراغ (انظر جدول المواد).
  12. أعد تعليق المحلول المجفف إلى 30 ميكرولتر من محلول حمض الفورميك (FA) بنسبة 0.1٪.
  13. قم بقياس الأشعة فوق البنفسجية لمخاليط الببتيد عند 214 نانومتر بواسطة مقياس الطيف الضوئي (انظر جدول المواد). يجب أن يتراوح تركيز مخاليط الببتيد بين 0.1 و 0.5 مجم / مل.
  14. انقل 10 ميكرولتر من كل عينة مهضومة إلى قنينة عينة LC ، ثم حقن 1 ميكروغرام من كل عينة مهضومة على نانو LC-MS / MS (انظر جدول المواد). قم بإجراء التحليل بعد الخطوة 5. قم بتخزين بقية العينات المهضومة في مجمد بدرجة حرارة -80 درجة مئوية.

5. تحليل نانو LC-MS / MS

  1. حقن خليط الببتيد في نظام nano-LC مقترن بمطياف الكتلة. قم بتحميل مخاليط الببتيد (~ 1 ميكروغرام) على عمود مصيدة C18 مع التدرج الوارد في الجدول 1A للتحلية ثم على عمود تحليلي C18 عند 40 درجة مئوية للفصل.
    ملاحظة: يتكون المخزن المؤقت للمرحلة A المتنقلة من 0.1٪ FA في الماء النقي للغاية ، وتتكون المرحلة المتنقلة B من 0.1٪ FA في 80٪ ACN.
  2. افصل الببتيدات و elute مع التدرج الموضح في الجدول 1B بمعدل تدفق 250 nL / دقيقة.
    ملاحظة: تم تشغيل مطياف الكتلة في الوضع المعتمد على البيانات (DDA) مع وقت دورة قدره 3 ثوان. خضعت الأيونات للتجزئة من خلال التفكك التصادمي عالي الطاقة (HCD) مع طاقة تصادم طبيعية تبلغ 30٪ لكل مسح MS كامل. تم إجراء عمليات المسح بدقة 60000 ، مع هدف التحكم التلقائي في الكسب (AGC) من 3e6 ، ووقت حقن أقصى يبلغ 20 مللي ثانية ، ونطاق m / z من 380-1600. تم إجراء أحداث MS / MS بدقة 15000 ، مع هدف AGC من 1e5 ، والحد الأقصى لوقت الحقن 60 مللي ثانية ، ونطاق m / z من 200-2000. تم تعيين مدة الاستبعاد إلى 45 ثانية. يتم توفير خصائص مصدر الأيونات في الجدول 1C ، ويمكن العثور على معلمات قياس الطيف الكتلي المحددة في الجدول 2A-F.

6. تحليل البيانات

  1. إجراء بحث في الملفات الخام لقياس الطيف الكتلي NISTmAb مقابل قاعدة بيانات UniProt mus + musculus29. بالإضافة إلى ذلك ، ابحث عن الملفات الخام لقياس الطيف الكتلي mAb DS المؤتلف في mAb DS مقابل قاعدة بيانات UniProt CricetulusGriseus 30.
    ملاحظة: تم إجراء عمليات البحث هذه في برنامج Proteome Discoverer (انظر جدول المواد) باستخدام محركات البحث Sequest HT و Mascot. وكانت قواعد البيانات المستخدمة خالية من الإدخالات الزائدة.
  2. بالنسبة لعمليات البحث عن قياس الطيف الكتلي ، قم بتطبيق تفاوت كتلة يبلغ 10 جزء في المليون ، واضبط تحمل كتلة الشظية على 0.02 Da.
    ملاحظة: شملت معايير البحث كرباميدو ميثيل ثابت لبقايا السيستين (+57.0214 دا) وتعديل متغير للأكسدة (+15.9949 دا) على بقايا الميثيونين. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطبيق تعديل متغير لإزالة الأمين (+0.984 دا).
  3. قم بإجراء البحث في قاعدة البيانات باستخدام هضم التربسين ، مما يسمح بحد أقصى اثنين من الانقسامات الفائتة. اضبط معدلات الاكتشاف الخاطئ لكل من البروتينات والببتيدات على 0.01.
    ملاحظة: لتحديد بروتينات الخلية المضيفة (HCPs) بشكل إيجابي ، تم تطبيق الحد الأدنى من المتطلبات لاثنين على الأقل من الببتيدات الفريدة. يقدم الجدول 3 ملخصا تمثيليا لمقدمي الرعاية الصحية المحددين المرتبطين ب NIST mAb الذي تم تحليله بواسطة برنامج Proteome Discoverer.

النتائج

قدم هذا البروتوكول سير عمل لإعداد العينة ، يسمى إثراء البروتين إلى جانب الهضم المحدود (PMLD) ، لتحليل بروتينات الخلية المضيفة (HCPs) في عينة من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAb). يوضح الشكل 1 الإجراء التدريجي ل PMLD. قارن الباحثون نتائج تحليل HCP باستخدام الهضم المباشر (كما هو موضح ف...

Discussion

هناك نسختان من حبات تخصيب البروتين المتاحة تجاريا: واحدة بسعة أصغر والأخرى بسعة أكبر (انظر جدول المواد). يحتوي كلا الإصدارين من حبات التخصيب على عشرة تحضيرات في العبوة. تشير تعليمات الشركة المصنعة إلى أنه يمكن استخدام كل تحضير من مجموعة السعة الصغيرة لإثراء 10 ملغ من البروتين الكل?...

Disclosures

وليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgements

اي.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
16 G, Metal Hub Needle, 2 in, point style 3Hamilton91016
Acclaim PepMap 100 C18 trap column (20 cm × 0.075 mm)Thermo Fisher164535
AcetonitrileFisher-ScientificA955
Acetonitrile with 0.1% Formic Acid (v/v), Optima LC/MS Grade Fisher-ScientificLS120-4
Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter UnitMillipore SigmaUFC5010
C18 analytical column (0.075 mm × 1.7 μm × 30 cm, 100 Å)CoAnn TechnologiesHEB07503001718I
Centrifuge 5424Eppendorf5405000646
Dithiothreitol (DTT) Thermo FisherA39255
Frit for SPE cartridges, 9.5 mm, 3 mL, 100/pkAgilent12131020
GL-Tip GCGL Sciences Inc  7820-11201
in-house mAbRegeneronconcentration 200 mg/mL
Iodoacetamide (30 x 9.3 mg)Thermo FisherA39271
IsopropanolFisher-Scientific149320025
L-HistidineSigma AldrichH6034
L-Histidine monohydrochloride monohydrateSigma Aldrich53370
MethanolFisher-ScientificA456-4 
Milli-QMillpore30035
NanoDrop 2000Thermo ScientificND-2000
Orbitrap Exploris 480Thermo FisherBRE725539
Protein LoBind Tube 0.5 mLEppendorf (VWR)22431064
Protein LoBind Tube 2.0 mLEppendorf (VWR)22431102
Proteome Discoverer software 2.4Thermo Scientific
ProteoMiner Protein Enrichment Large-Capacity KitBio-Rad1633007
ProteoMiner Protein Enrichment Small-Capacity KitBio-Rad1633006
Sodium deoxycholate (SDC)Sigma AldrichD6750
Sodium lauroyl sarcosinate (SLS) Sigma AldrichL5777
SpeedVacLabconco7970010
Thermomixer REppendorf22670107
Trifluoracetic acid (TFA)Fisher-Scientific28904
Trypsin (Sequencing Grade Modified)  (5 x 20 ug)PromegaV5111
Tube Revolver RotatorThermo Fisher88881001
UltiMate 3000 RSLC nano systemThermo FisherULTIM3000RSLCNANO
UltraPure 1 M Tris-HCl pH 8.0Thermo Fisher15568-025
Vortex Genie 2VWR102091-234
Water with 0.1% Formic Acid (v/v), Optima LC/MS Grade Fisher-ScientificLS118-4 

References

  1. Aboulaich, N. A novel approach to monitor clearance of host cell proteins associated with monoclonal antibodies. Biotechnology Progress. 30 (5), 1114-1124 (2014).
  2. Goey, C. H., Alhuthali, S., Kontoravdi, C. Host cell protein removal from biopharmaceutical preparations: Towards the implementation of quality by design. Biotechnology Advances. 36 (4), 1223-1237 (2018).
  3. Levy, N. E., Valente, K. N., Choe, L. H., Lee, K. H., Lenhoff, A. M. Identification and characterization of host cell protein product-associated impurities in monoclonal antibody bioprocessing. Biotechnology and Bioengineering. 111 (5), 904-912 (2014).
  4. Molden, R. Host cell protein profiling of commercial therapeutic protein drugs as a benchmark for monoclonal antibody-based therapeutic protein development. MAbs. 13 (1), 1955811 (2021).
  5. Bee, J. S. Trace levels of the CHO host cell protease cathepsin D caused particle formation in a monoclonal antibody product. Biotechnology Progress. 31 (5), 1360-1369 (2015).
  6. Bracewell, D. G., Francis, R., Smales, C. M. The future of host cell protein (HCP) identification during process development and manufacturing linked to a risk-based management for their control. Biotechnology and Bioengineering. 112 (9), 1727-1737 (2015).
  7. Chiu, J., et al. Knockout of a difficult-to-remove CHO host cell protein, lipoprotein lipase, for improved polysorbate stability in monoclonal antibody formulations. Biotechnology and Bioengineering. 114 (5), 1006-1015 (2017).
  8. Gilgunn, S., et al. Identification and tracking of problematic host cell proteins removed by a synthetic, highly functionalized nonwoven media in downstream bioprocessing of monoclonal antibodies. Journal of Chromatography A. 1595, 28-38 (2019).
  9. Graf, T. Identification and characterization of polysorbate-degrading enzymes in a monoclonal antibody formulation. Journal of Pharmaceutical Sciences. 110 (11), 3558-3567 (2021).
  10. Hall, T., Sandefur, S. L., Frye, C. C., Tuley, T. L., Huang, L. Polysorbates 20 and 80 degradation by group XV lysosomal phospholipase A2 isomer X1 in monoclonal antibody formulations. Journal of Pharmaceutical Sciences. 105 (5), 1633-1642 (2016).
  11. Jones, M. 34;High-risk" host cell proteins (HCPs): A multi-company collaborative view. Biotechnology and Bioengineering. 118 (8), 2870-2885 (2021).
  12. Li, X., et al. Identification and characterization of a residual host cell protein hexosaminidase B associated with N-glycan degradation during the stability study of a therapeutic recombinant monoclonal antibody product. Biotechnology Progress. 37 (3), e3128 (2021).
  13. Zhang, S. Identification of the specific causes of polysorbate 20 degradation in monoclonal antibody formulations containing multiple lipases. Pharmaceutical Research. 39 (1), 75-87 (2022).
  14. Zhang, S., Xiao, H., Li, N. Degradation of polysorbate 20 by Sialate O-Acetylesterase in monoclonal antibody formulations. Journal of Pharmaceutical Sciences. 110 (12), 3866-3873 (2021).
  15. Zhang, S., Xiao, H., Molden, R., Qiu, H., Li, N. Rapid polysorbate 80 degradation by liver carboxylesterase in a monoclonal antibody formulated drug substance at early stage development. Journal of Pharmaceutical Sciences. 109 (11), 3300-3307 (2020).
  16. Gunawan, F. Comparison of platform host cell protein ELISA to process-specific host cell protein ELISA. Biotechnology and Bioengineering. 115 (2), 382-389 (2018).
  17. Chen, I. H., Xiao, H., Daly, T., Li, N. Improved host cell protein analysis in monoclonal antibody products through molecular weight cutoff enrichment. Analytical Chemistry. 92 (5), 3751-3757 (2020).
  18. Chen, I. H., Xiao, H., Li, N. Improved host cell protein analysis in monoclonal antibody products through ProteoMiner. Analytical Biochemistry. 610, 113972 (2020).
  19. Doneanu, C. E., et al. Enhanced detection of low-abundance host cell protein impurities in high-purity monoclonal antibodies down to 1 ppm using ion mobility mass spectrometry coupled with multidimensional liquid chromatography. Analytical Chemistry. 87 (20), 10283-10291 (2015).
  20. Huang, L., et al. A Novel sample preparation for shotgun proteomics characterization of HCPs in antibodies. Analytical Chemistry. 89 (10), 5436-5444 (2017).
  21. Johnson, R. O., Greer, T., Cejkov, M., Zheng, X., Li, N. Combination of FAIMS, Protein A depletion, and native digest conditions enables deep proteomic profiling of host cell proteins in monoclonal antibodies. Analytical Chemistry. 92 (15), 10478-10484 (2020).
  22. Kreimer, S. Host cell protein profiling by targeted and untargeted analysis of data independent acquisition mass spectrometry data with parallel reaction monitoring verification. Analytical Chemistry. 89 (10), 5294-5302 (2017).
  23. Madsen, J. A., et al. Toward the complete characterization of host cell proteins in biotherapeutics via affinity depletions, LC-MS/MS, and multivariate analysis. MAbs. 7 (6), 1128-1137 (2015).
  24. Nie, S. Simple and sensitive method for deep profiling of host cell proteins in therapeutic antibodies by combining ultra-low trypsin concentration digestion, long chromatographic gradients, and boxcar mass spectrometry acquisition. Analytical Chemistry. 93 (10), 4383-4390 (2021).
  25. Yang, F. Versatile LC-MS-Based workflow with robust 0.1 ppm sensitivity for identifying residual HCPs in biotherapeutic products. Analytical Chemistry. 94 (2), 723-731 (2022).
  26. Zhang, Q. Comprehensive tracking of host cell proteins during monoclonal antibody purifications using mass spectrometry. MAbs. 6 (3), 659-670 (2014).
  27. Zhang, S., et al. Putative phospholipase B-Like 2 is not responsible for polysorbate degradation in monoclonal antibody drug products. Journal of Pharmaceutical Sciences. 109 (9), 2710-2718 (2020).
  28. Zhang, J., He, J., Smith, K. J. Fatty acids can induce the formation of proteinaceous particles in monoclonal antibody formulations. Journal of Pharmaceutical Sciences. 111 (3), 655-662 (2022).
  29. Uniprot1. . , (2023).
  30. Uniprot2. . , (2023).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 203 LC MS ProteoMiner

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved