מסגרת קוד פתוח לחישוב מסה של מולקולות טיפוליות מבוססות נוגדנים

Summary

מאמר זה מתאר את השימוש ביישום תוכנה, mAbScale, לחישוב מסות עבור טיפולים חלבוניים מבוססי נוגדנים חד שבטיים.

Abstract

מסות ביותרפיות הן אמצעי לאימות זהות ושלמות מבנית. ספקטרומטריית מסות (MS) של חלבונים שלמים או תת-יחידות חלבונים מספקת כלי אנליטי קל לשלבים שונים של פיתוח ביו-פרמצבטי. זהות החלבון מאושרת כאשר המסה הניסויית מטרשת נפוצה נמצאת בטווח טעות מסה מוגדר מראש של המסה התיאורטית. בעוד שקיימים מספר כלים חישוביים לחישוב משקלים מולקולריים של חלבונים ופפטידים, הם לא תוכננו ליישום ישיר על ישויות ביותרפיות, יש להם מגבלות גישה עקב רישיונות בתשלום, או שהם דורשים העלאת רצפי חלבונים לשרתים מארחים.

פיתחנו שגרת חישוב מסה מודולרית המאפשרת קביעה קלה של המסות הממוצעות או המונואיזוטופיות וההרכבים היסודיים של גליקופרוטאינים טיפוליים, כולל נוגדנים חד-שבטיים (mAb), נוגדנים דו-ספציפיים (bsAb) והצמדות נוגדנים-תרופות (ADC). האופי המודולרי של מסגרת חישוב מבוססת פייתון זו יאפשר להרחיב פלטפורמה זו לשיטות אחרות כגון חיסונים, חלבוני היתוך ואוליגונוקלאוטידים בעתיד, ומסגרת זו יכולה להיות שימושית גם לחקירת נתונים ספקטרומטריית מסה מלמעלה למטה. על ידי יצירת יישום שולחן עבודה עצמאי בקוד פתוח עם ממשק משתמש גרפי (GUI), אנו מקווים להתגבר על המגבלות סביב השימוש בסביבות שבהן לא ניתן להעלות מידע קנייני לכלים מבוססי אינטרנט. מאמר זה מתאר את האלגוריתמים והיישום של כלי זה, mAbScale, לשיטות טיפול שונות מבוססות נוגדנים.

Introduction

במהלך שני העשורים האחרונים, ביותרפיות התפתחו והפכו לעמוד התווך של תעשיית התרופות המודרנית. מגיפת SARS-CoV2 ומצבים מסכני חיים אחרים הגבירו עוד יותר את הצורך בפיתוח מהיר ורחב יותר של מולקולות ביו-פרמצבטיות ^1,2,3.

המשקל המולקולרי הביותרפי הוא קריטי לזיהוי המולקולה, בשילוב עם בדיקות אנליטיות אחרות. מסות תת-היחידות השלמות והמופחתות משמשות לאורך מחזורי חיי הגילוי והפיתוח כחלק מאסטרטגיות בקרה שמטרתן לשמור על האיכות, כמתואר ב-QTPP (Quality Target Product Profile)⁴.

הפיתוח האנליטי בתע....

Protocol

זרימת העבודה ברמה גבוהה עבור mAbScale מוצגת באיור 2. לכל שלב יש ענפי החלטה פנימיים מתוחכמים יותר, לולאות וקומבינטוריקה. זרימת עבודה אלגוריתמית מפורטת המתארת את תהליך החישוב מוצגת באיור משלים 1. פלט היישום נשמר בתבנית גיליון אלקטרוני בתיקייה שנבחרה על-ידי המשתמש. קובץ הפלט מורכב ממספר גליונות עבודה נפרדים, שניתן לסווג כקלט המשתמש, חישובי משקל מולקולרי והפניות לנגזרות המסה האיזוטופית הממוצעת (פלט לדוגמה מסופק בטבלאות משלימות). דפי העבודה של קלט המשתמש כוללים את רצפי חומצות האמינו החלבוניות ומידע אחר שהוזן על ידי המשתמש, מסות יסוד ממוצעות ומסות גליקן, המשמשות לחישוב הרכב היסוד ומשקלים מולקולריים שונים. גיליונות חישוב המשקל ה....

תוצאות

מגוון של mAbs נבחרו כדי לייצג סוגים שונים של mAbs. תקן mAb זמין מסחרית נבחר לייצג mAb קונבנציונלי עם שרשראות כבדות זהות, שרשראות קלות זהות ואתר גליקוזילציה N-linked אחד באזור Fc. mAb עם גליקוזילציה N-linked נוספת בשרשרת קלה, mAb דו-ספציפי ו-mAb מצומד נוגדנים-תרופות (ADC) נבחרו גם הם כדי להרחיב את השימוש ביישום. ההר.......

Discussion

mAbScale מספק ממשק משתמש אינטואיטיבי עם הגמישות לשנות את אבני הבניין עבור חישובי מסה ואלמנטים. המשתמשים צפויים להיות בעלי הבנה בסיסית של מולקולת המטרה כדי להשתמש ביישום, לגזור מסות נכונות ולפרש את התוצאות. לדוגמה, גיליון פלט המסה השלם או המופחת יכול להיות מכריע בשל שורות רבות של מסות שלמות או .......

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