항체 기반 치료 분자의 질량 계산을 위한 오픈 소스 프레임워크

요약

이 기사에서는 단클론 항체 기반 단백질 치료제의 질량 계산을 위한 소프트웨어 애플리케이션인 mAbScale의 사용에 대해 설명합니다.

초록

바이오 치료제 덩어리는 정체성과 구조적 무결성을 확인하는 수단입니다. 원형 단백질 또는 단백질 소단위체의 질량분석법(MS)은 바이오 의약품 개발의 여러 단계를 위한 간편한 분석 도구를 제공합니다. 단백질의 정체는 MS의 실험 질량이 이론적 질량의 사전 정의된 질량 오차 범위 내에 있을 때 확인됩니다. 단백질 및 펩타이드 분자량 계산을 위한 여러 계산 도구가 존재하지만, 바이오 치료제 개체에 직접 적용하도록 설계되지 않았거나, 유료 라이선스로 인해 액세스 제한이 있거나, 호스트 서버에 단백질 염기서열을 업로드해야 합니다.

당사는 단클론 항체(mAb), 이중특이성 항체(bsAb) 및 항체-약물 접합체(ADC)를 포함한 치료용 당단백질의 평균 또는 단일 동위원소 질량 및 원소 조성을 쉽게 측정할 수 있는 모듈식 질량 계산 루틴을 개발했습니다. 이 Python 기반 계산 프레임워크의 모듈식 특성으로 인해 이 플랫폼은 향후 백신, 융합 단백질 및 올리고뉴클레오티드와 같은 다른 양식으로 확장될 수 있으며 이 프레임워크는 하향식 질량 분석 데이터 조사에도 유용할 수 있습니다. 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 갖춘 오픈 소스 독립 실행형 데스크톱 애플리케이션을 만들어 독점 정보를 웹 기반 도구에 업로드할 수 없는 환경에서의 사용 제한을 극복하고자 합니다. 이 글에서는 이 도구인 mAbScale을 다양한 항체 기반 치료 양식에 적용하는 알고리즘과 응용 분야에 대해 설명합니다.

서문

지난 20년 동안 바이오 치료제는 현대 제약 산업의 중심이 되도록 발전했습니다. SARS-CoV2 팬데믹 및 기타 생명을 위협하는 조건으로 인해 바이오 제약 분자 ^1,2,3의 더 빠르고 광범위한 개발에 대한 필요성이 더욱 높아졌습니다.

바이오치료제 분자량은 다른 분석 분석법과 함께 분자를 식별하는 데 매우 중요합니다. 온전한 소단위 질량과 감소된 소단위 질량은 QTPP(Quality Target Product ^Profile)4에 설명된 대로 품질 유지를 목표로 하는 제어 전략의 일환으로 발견 및 개발 수명 주기 전반에 걸쳐 사용됩니다.

바이오 제약 산업의 분석 개발은 펩타이드 맵핑 또는 다중 속성 분석법(MAM) 모니터링을 사용한 원형(intact) 질량 분석 및 심층 특성 분석을 위한 질량 측정에 크게 의존합니다. 최신 질량분석법(MS) 플랫폼을 활용하는 이러한 기술의 핵심은 고분해능 정밀 질량(HR/AM) 측정을 제공하는 기능입니다. 대부분의 ....

프로토콜

mAbScale의 개략적인 워크플로우는 그림 2에 나와 있습니다. 각 단계에는 더 정교한 내부 의사 결정 분기, 루프 및 조합이 있습니다. 계산 프로세스를 설명하는 자세한 알고리즘 워크플로는 보충 그림 1에 나와 있습니다. 응용 프로그램 출력은 사용자가 선택한 폴더에 스프레드시트 형식으로 저장됩니다. 출력 파일은 사용자 입력, 분자량 계산 및 평균 동위원소 질량 유도에 대한 참조로 분류할 수 있는 여러 개의 개별 워크시트로 구성됩니다(예제 출력은 보충 표에 제공됨). 사용자 입력 워크시트에는 단백질 아미노산 서열 및 사용자가 입력한 기타 정보, 평균 원소 질량 및 글리칸 질량이 포함되며, 이는 원소 조성 및 다양한 분자량을 계산하는 데 사용됩니다. 분자량 계산 시트에는 다양한 형태의 화학 조성, 당화 및 화학적 변형이 있거나 없는 감소된 질량, 당화 및 화학적 변형이 있거나 없는 온전한 질량이 포함됩니다. 반항체는 원하는 이형이량체에 대해 식별 및 정량화해야 하는 1차 불순물이기 때문에 사용자가 사용자 입력 페이지에 두 개의 다른 HC 및/또는 두 개의 다른 LC를 입력하면 반항체 질량을 포함하는 시트가 자동으로 생성됩니다. mAbScale의 소스 코드는 https://github.com/kkhatri99/m....

토론

mAbScale은 질량 및 원소 계산을 위해 빌딩 블록을 변경할 수 있는 유연성과 함께 직관적인 사용자 인터페이스를 제공합니다. 사용자는 응용 프로그램을 사용하고 정확한 질량을 도출하며 결과를 해석하기 위해 표적 분자에 대한 기본적인 이해가 있어야 합니다. 예를 들어, 디폴트 글라이칸 데이터베이스는 치료용 항체의 Fc 부분에서 일반적으로 발견되는 88개의 N-결합 글라이칸을 포함하기 때문에,.......

자료

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