Un framework open-source per il calcolo della massa di molecole terapeutiche basate su anticorpi

Riepilogo

Questo articolo descrive l'uso di un'applicazione software, mAbScale, per il calcolo delle masse per terapie proteiche basate su anticorpi monoclonali.

Abstract

Le masse bioterapeutiche sono un mezzo per verificare l'identità e l'integrità strutturale. La spettrometria di massa (MS) di proteine intatte o subunità proteiche fornisce un semplice strumento analitico per le diverse fasi dello sviluppo biofarmaceutico. L'identità della proteina è confermata quando la massa sperimentale della MS è all'interno di un intervallo di errore di massa predefinito della massa teorica. Sebbene esistano diversi strumenti computazionali per il calcolo dei pesi molecolari di proteine e peptidi, non sono stati progettati per l'applicazione diretta a entità bioterapeutiche, hanno limitazioni di accesso a causa di licenze a pagamento o richiedono il caricamento di sequenze proteiche su server host.

Abbiamo sviluppato una routine modulare di calcolo della massa che consente di determinare facilmente le masse medie o monoisotopiche e le composizioni elementari delle glicoproteine terapeutiche, compresi gli anticorpi monoclonali (mAb), gli anticorpi bispecifici (bsAb) e i coniugati anticorpo-farmaco (ADC). La natura modulare di questo framework di calcolo basato su Python consentirà in futuro l'estensione di questa piattaforma ad altre modalità come vaccini, proteine di fusione e oligonucleotidi, e questo framework potrebbe anche essere utile per l'interrogazione di dati di spettrometria di massa top-down. Creando un'applicazione desktop autonoma open source con un'interfaccia utente grafica (GUI), speriamo di superare le restrizioni relative all'uso in ambienti in cui le informazioni proprietarie non possono essere caricate su strumenti basati sul Web. Questo articolo descrive gli algoritmi e l'applicazione di questo strumento, mAbScale, a diverse modalità terapeutiche basate su anticorpi.

Introduzione

Negli ultimi due decenni, la bioterapia si è evoluta fino a diventare un pilastro della moderna industria farmaceutica. La pandemia di SARS-CoV2 e altre condizioni potenzialmente letali hanno ulteriormente aumentato la necessità di uno sviluppo più rapido e più ampio di molecole biofarmaceutiche ^1,2,3.

Il peso molecolare bioterapeutico è fondamentale per l'identificazione della molecola, in combinazione con altri saggi analitici. Le masse delle subunità intatte e ridotte sono utilizzate durante tutto il ciclo di vita della sco....

Protocollo

Il flusso di lavoro di alto livello per mAbScale è illustrato nella Figura 2. Ogni fase ha rami decisionali interni più sofisticati, cicli e combinatoria. Un flusso di lavoro algoritmico dettagliato che descrive il processo di calcolo è presentato nella Figura 1 supplementare. L'output dell'applicazione viene salvato in formato foglio di calcolo nella cartella selezionata dall'utente. Il file di output è costituito da più fogli di lavoro separati, che possono essere classificati come input dell'utente, calcoli del peso molecolare e riferimenti per le derivazioni di massa isotopiche medie (l'output di esempio è fornito in ....

Discussione

mAbScale fornisce un'interfaccia utente intuitiva con la flessibilità di modificare gli elementi costitutivi per i calcoli di massa ed elementari. Ci si aspetta che gli utenti abbiano una conoscenza di base della molecola bersaglio per utilizzare l'applicazione, derivare le masse corrette e interpretare i risultati. Ad esempio, il foglio di uscita di massa intatto o ridotto può essere travolgente a causa delle numerose file di masse intatte o ridotte, poiché il database predefinito dei glicani contiene 88 glicani lega.......

Materiali

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