Un marco de código abierto para el cálculo masivo de moléculas terapéuticas basadas en anticuerpos

Resumen

En este artículo se describe el uso de una aplicación de software, mAbScale, para el cálculo de masas para terapias con proteínas basadas en anticuerpos monoclonales.

Resumen

Las masas bioterapéuticas son un medio para verificar la identidad y la integridad estructural. La espectrometría de masas (MS) de proteínas intactas o subunidades proteicas proporciona una herramienta analítica sencilla para las diferentes etapas del desarrollo biofarmacéutico. La identidad de la proteína se confirma cuando la masa experimental de la EM está dentro de un rango de error de masa predefinido de la masa teórica. Si bien existen varias herramientas computacionales para el cálculo de los pesos moleculares de proteínas y péptidos, no fueron diseñadas para su aplicación directa a entidades bioterapéuticas, tienen limitaciones de acceso debido a licencias pagas o requieren cargar secuencias de proteínas en servidores host.

Hemos desarrollado una rutina modular de cálculo de masas que permite determinar fácilmente las masas medias o monoisotópicas y las composiciones elementales de las glicoproteínas terapéuticas, incluidos los anticuerpos monoclonales (mAb), los anticuerpos biespecíficos (bsAb) y los conjugados anticuerpo-fármaco (ADC). La naturaleza modular de este marco de cálculo basado en Python permitirá la extensión de esta plataforma a otras modalidades como vacunas, proteínas de fusión y oligonucleótidos en el futuro, y este marco también podría ser útil para la interrogación de datos de espectrometría de masas de arriba hacia abajo. Al crear una aplicación de escritorio independiente de código abierto con una interfaz gráfica de usuario (GUI), esperamos superar las restricciones de uso en entornos donde la información propietaria no se puede cargar en herramientas basadas en la web. En este artículo se describen los algoritmos y la aplicación de esta herramienta, mAbScale, a diferentes modalidades terapéuticas basadas en anticuerpos.

Introducción

En las últimas dos décadas, la bioterapéutica ha evolucionado hasta convertirse en un pilar de la industria farmacéutica moderna. La pandemia de SARS-CoV2 y otras afecciones potencialmente mortales han aumentado aún más la necesidad de un desarrollo más rápido y amplio de moléculas biofarmacéuticas ^1,2,3.

El peso molecular bioterapéutico es crítico para la identificación de la molécula, en combinación con otros ensayos analíticos. Las masas de subunidades intactas y reducidas se utilizan a lo largo de los ciclos de vida de des....

Protocolo

El flujo de trabajo de alto nivel para mAbScale se muestra en la figura 2. Cada paso tiene ramas de decisión internas, bucles y combinatoria más sofisticados. En la Figura complementaria 1 se presenta un flujo de trabajo algorítmico detallado que describe el proceso de cálculo. La salida de la aplicación se guarda en formato de hoja de cálculo en la carpeta seleccionada por el usuario. El archivo de salida consta de varias hojas de cálculo independientes, que se pueden clasificar como la entrada del usuario, los cálculos de peso molecular y las referencias para las derivaciones de masa isotópica promedio (se proporciona u....

Discusión

mAbScale proporciona una interfaz de usuario intuitiva con la flexibilidad de alterar los componentes básicos para los cálculos de masa y elementales. Se espera que los usuarios tengan un conocimiento básico de la molécula objetivo para usar la aplicación, derivar masas correctas e interpretar los resultados. Por ejemplo, la hoja de salida de masa intacta o reducida puede ser abrumadora debido a las numerosas filas de masas intactas o reducidas, ya que la base de datos de glicanos predeterminada contiene 88 glicanos.......

Materiales

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