Uma estrutura de código aberto para o cálculo de massa de moléculas terapêuticas baseadas em anticorpos

Summary

Este artigo descreve o uso de um software, mAbScale, para o cálculo de massas para a terapêutica proteica baseada em anticorpos monoclonais.

Abstract

As massas bioterapêuticas são um meio de verificação de identidade e integridade estrutural. A espectrometria de massa (MS) de proteínas intactas ou subunidades proteicas fornece uma ferramenta analítica fácil para diferentes estágios do desenvolvimento biofarmacêutico. A identidade da proteína é confirmada quando a massa experimental de MS está dentro de uma faixa de erro de massa pré-definida da massa teórica. Embora existam várias ferramentas computacionais para o cálculo de pesos moleculares de proteínas e peptídeos, elas não foram projetadas para aplicação direta a entidades bioterapêuticas, têm limitações de acesso devido a licenças pagas ou exigem o upload de sequências de proteínas para servidores host.

Desenvolvemos uma rotina modular de cálculo de massa que permite a fácil determinação das massas médias ou monoisotópicas e composições elementares de glicoproteínas terapêuticas, incluindo anticorpos monoclonais (mAb), anticorpos biespecíficos (bsAb) e conjugados anticorpo-droga (ADC). A natureza modular desta estrutura de cálculo baseada em Python permitirá a extensão desta plataforma para outras modalidades, como vacinas, proteínas de fusão e oligonucleotídeos no futuro, e esta estrutura também pode ser útil para a interrogação de dados de espectrometria de massa de cima para baixo. Ao criar um aplicativo de desktop autônomo de código aberto com uma interface gráfica do usuário (GUI), esperamos superar as restrições em torno do uso em ambientes onde as informações proprietárias não podem ser carregadas em ferramentas baseadas na Web. Este artigo descreve os algoritmos e a aplicação dessa ferramenta, mAbScale, a diferentes modalidades terapêuticas baseadas em anticorpos.

Introduction

Nas últimas duas décadas, os bioterapêuticos evoluíram para se tornarem um pilar da indústria farmacêutica moderna. A pandemia de SARS-CoV2 e outras condições com risco de vida aumentaram ainda mais a necessidade de desenvolvimento mais rápido e mais amplo de moléculas biofarmacêuticas ^1,2,3.

O peso molecular bioterapêutico é crítico para a identificação da molécula, em combinação com outros ensaios analíticos. As massas intactas e reduzidas das subunidades são utilizadas ao longo dos ciclos de vida de descoberta e desenvolvim....

Protocol

O fluxo de trabalho de alto nível para mAbScale é mostrado na Figura 2. Cada etapa tem ramificações de decisão internas mais sofisticadas, loops e combinatória. Um fluxo de trabalho algorítmico detalhado descrevendo o processo de cálculo é apresentado na Figura Suplementar 1. A saída do aplicativo é salva em um formato de planilha na pasta selecionada pelo usuário. O arquivo de saída consiste em várias planilhas separadas, que podem ser categorizadas como a ent.......

Discussion

O mAbScale fornece uma interface de usuário intuitiva com a flexibilidade de alterar os blocos de construção para cálculos elementares e de massa. Espera-se que os usuários tenham uma compreensão básica da molécula-alvo para usar a aplicação, derivar massas corretas e interpretar os resultados. Por exemplo, a folha de saída de massa intacta ou reduzida pode ser esmagadora devido às numerosas fileiras de massas intactas ou reduzidas, uma vez que o banco de dados de glicanos padrão contém 88 glicanos ligados .......

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