抗体ベースの治療分子の質量計算のためのオープンソースフレームワーク

要約

本稿では、モノクローナル抗体ベースのタンパク質治療薬の質量計算のためのソフトウェアアプリケーションmAbScaleの使用について説明します。

要約

バイオ医薬品の塊は、同一性と構造的完全性を検証する手段です。インタクトタンパク質またはタンパク質サブユニットの質量分析(MS)は、バイオ医薬品開発のさまざまな段階に容易な分析ツールを提供します。タンパク質の同一性は、MSからの実験質量が理論質量の事前定義された質量誤差範囲内にある場合に確認されます。タンパク質やペプチドの分子量を計算するための計算ツールはいくつか存在しますが、それらはバイオ医薬品企業に直接適用するように設計されていないか、有料ライセンスによるアクセス制限があるか、タンパク質配列をホストサーバーにアップロードする必要があります。

当社は、モノクローナル抗体(mAb)、二重特異性抗体(bsAb)、抗体薬物複合体(ADC)などの治療用糖タンパク質の平均またはモノアイソトピック質量および元素組成を簡単に決定できるモジュール式質量計算ルーチンを開発しました。このPythonベースの計算フレームワークのモジュール性により、将来的にはワクチン、融合タンパク質、オリゴヌクレオチドなどの他のモダリティにもこのプラットフォームを拡張でき、このフレームワークはトップダウン質量分析データの調査にも役立つ可能性があります。グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)を備えたオープンソースのスタンドアロンデスクトップアプリケーションを作成することで、Webベースのツールに機密情報をアップロードできない環境での使用に関する制限を克服したいと考えています。本稿では、このツールであるmAbScaleのアルゴリズムと、さまざまな抗体ベースの治療モダリティへの応用について説明します。

概要

過去20年間で、バイオ医薬品は現代の製薬業界の主力となるまでに進化しました。SARS-CoV2のパンデミックやその他の生命を脅かす状態により、バイオ医薬品分子のより迅速かつ広範な開発の必要性がさらに高まっています^1,2,3。

バイオ医薬品の分子量は、他の分析アッセイと組み合わせて、分子の同定に重要です。インタクトおよび還元されたサブユニット質量は、QTPP(Quality Target Product Profile)⁴ に記載されているように、品質を維持することを目的とした制御戦略の一環として、創薬および開発ライフサイクル全体を通じて使用されます。

バイオ医薬品業界における分析開発は、インタクト質量分析のための質量測定と、ペプチドマッピングまたはマルチ特性分析法(MAM)モニタリングを用いた詳細な特性評価に大きく依存しています。最新の質量分析(MS)プラットフォームを利用するこれらの技術の中心にあるのは、高分解能の精密質量(HR/AM)測定を提供する機能です。ほとんどのHR/AM装置は、0.5〜5ppmの範囲の質量精度が得られ、質量範囲に応じて....

プロトコル

mAbScale のワークフローの概要を 図 2 に示します。各ステップには、より洗練された内部決定分岐、ループ、および組み合わせがあります。計算プロセスを説明する詳細なアルゴリズムワークフローを 補足図1に示します。アプリケーションの出力は、ユーザーが選択したフォルダーにスプレッドシート形式で保存されます。出力ファイルは複数の個別のワークシートで構成されており、ユーザー入力、分子量計算、および平均同位体質量導出の参照として分類できます(出力例は補足表に記載されています)。ユーザー入力ワークシートには、ユーザーが入力したタンパク質アミノ酸配列やその他の情報、平均元素量、糖鎖質量が含まれており、元素組成とさまざまな分子量の計算に使用されます。分子量計算シートには、さまざまな形態の化学組成、グリコシル化および化学修飾の有無にかかわらず還元された質量、およびグリコシル化および化学修飾の有無にかかわらずインタクト質量が含まれます。ハーフ抗体は一次不純物であり、目的のヘテロ二量体に対して同定および定量する必要があるため、ユーザーがユーザー入力ページに2つの異なるHCおよび/または2つの異なるLCを入力すると、ハーフ抗体質量を含むシートが自動的に生成されます。mAbScale のソースコードには、リポジトリ https://github.com/kkhatri99/mAbScale からアクセスできます。

ディスカッション

mAbScaleは、質量計算と元素計算のビルディングブロックを柔軟に変更できる直感的なユーザーインターフェースを提供します。ユーザーは、アプリケーションを使用し、正しい質量を導き出し、結果を解釈するために、標的分子の基本的な理解を持っていることが期待されます。例えば、デフォルトの糖鎖データベースは、治療用抗体のFc部分に一般的に見出される88個のN-結合型糖鎖を含み?.......

資料

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