Фреймворк с открытым исходным кодом для расчета массы терапевтических молекул на основе антител

Резюме

В этой статье описывается использование программного приложения mAbScale для расчета масс для белковой терапии на основе моноклональных антител.

Аннотация

Биотерапевтические массы являются средством проверки идентичности и структурной целостности. Масс-спектрометрия (МС) интактных белков или белковых субъединиц обеспечивает простой аналитический инструмент для различных стадий биофармацевтических разработок. Идентичность белка подтверждается, когда экспериментальная масса из МС находится в пределах заданного диапазона погрешности массы от теоретической массы. Несмотря на то, что существует несколько вычислительных инструментов для вычисления молекулярных масс белков и пептидов, они либо не были разработаны для непосредственного применения в биотерапевтических учреждениях, либо имеют ограничения доступа из-за платных лицензий, либо требуют загрузки белковых последовательностей на хост-серверы.

Мы разработали модульную процедуру расчета массы, которая позволяет легко определять средние или моноизотопные массы и элементный состав терапевтических гликопротеинов, включая моноклональные антитела (mAb), биспецифические антитела (bsAb) и конъюгаты антитело-лекарство (ADC). Модульный характер этой вычислительной платформы на основе Python позволит в будущем распространить эту платформу на другие модальности, такие как вакцины, гибридные белки и олигонуклеотиды, и эта структура также может быть полезна для изучения данных масс-спектрометрии сверху вниз. Создав автономное настольное приложение с открытым исходным кодом и графическим пользовательским интерфейсом (GUI), мы надеемся преодолеть ограничения, связанные с использованием в средах, где конфиденциальная информация не может быть загружена в веб-инструменты. В данной статье описаны алгоритмы и применение этого инструмента, mAbScale, к различным терапевтическим методам на основе антител.

Введение

За последние два десятилетия биотерапевтические препараты превратились в основу современной фармацевтической промышленности. Пандемия SARS-CoV2 и другие опасные для жизни состояния еще больше увеличили потребность в более быстрой и широкой разработке биофармацевтических молекул ^1,2,3.

Биотерапевтическая молекулярная масса имеет решающее значение для идентификации молекулы в сочетании с другими аналитическими анализами. Неповрежденные и уменьшенные массы субъединиц используются на протяжении всего жизненного цикла открытия и ра....

протокол

Высокоуровневый рабочий процесс для mAbScale показан на рисунке 2. Каждый шаг имеет более сложные внутренние ветви принятия решений, циклы и комбинаторику. Подробный алгоритмический рабочий процесс, описывающий процесс расчета, представлен на дополнительном рисунке 1. Выходные данные приложения сохраняются в формате электронной таблицы в выбранной пользователем папке. Выходной файл состоит из нескольких отдельных листов, которые можно классифицировать как входные данные пользователя, расчеты молекулярной массы и ссылки на производные средней изотопной массы (пример выходных данных представлен в дополнительных таблицах). Р....

Результаты

Были выбраны различные мАТ, представляющие различные типы мАТ. Коммерчески доступный стандарт мАТ был выбран для представления обычного мАТ с идентичными тяжелыми цепями, идентичными легкими цепями и одним сайтом N-связанного гликозилирования в области Fc. Для расширения области приме.......

Обсуждение

mAbScale предоставляет интуитивно понятный пользовательский интерфейс с гибкостью для изменения строительных блоков для расчетов массы и элементов. Ожидается, что пользователи будут иметь базовое представление о целевой молекуле, чтобы использовать приложение, получать правильные масс.......

Материалы

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