Tout réunir - Une solution moderne pour l'analyse des oligonucléotides

J'ai récemment assisté à ma septième réunion TIDES (le plus grand événement du secteur consacré aux thérapies par oligonucléotides et peptides). Il est étonnant de voir à quel point les thérapies par oligonucléotides, les thérapies par ARNm et les vaccins dominent désormais l'agenda.

On m'a rappelé un article de blog que j'ai écrit en 2016 après avoir assisté à ma première réunion TIDES : Oligonucleotide Therapeutics on the Rise... Again, 7 juillet 2016. Dans son discours d'ouverture, le Dr Muthiah Manoharan, Sr. Vice-président pour la découverte de médicaments chez Alnylam Pharmaceuticals, a fourni un contexte autour de l'état actuel du développement de médicaments à base d'oligonucléotides en se référant à la " courbe technologique de Gartner ", ou " Hype Cycle " - un modèle de développement qui se produit avec de nombreuses nouvelles technologies dans un éventail d'industries. Il a décrit comment le cours du développement thérapeutique des oligonucléotides correspondait parfaitement à ce modèle.

En substance, son message était le suivant : bien que le développement des oligothérapies ait traversé une période difficile avec des problèmes de stabilité et d'administration des médicaments à surmonter ("The Trough of Disillusionment"), l'industrie est maintenant prête à entrer dans le segment suivant de la courbe technologique : Le secteur est maintenant prêt à entrer dans le segment suivant de la courbe technologique : "La pente de l'illumination" - une période de croissance et de progrès soutenus.

Avec le recul de ces six dernières années, je me rends compte à quel point son pronostic était juste !

Relever les défis de la stabilité

Les problèmes de stabilité sont maintenant résolus avec les nucléosides chimiquement modifiés de troisième et quatrième génération, et l'administration de médicaments dans les cellules ciblées est réalisée par plusieurs moyens différents.

Des oligonucléotides conjugués à la GalNAc (N-Acétylgalactosamine) qui facilitent l'absorption par les cellules hépatiques, à l'encapsulation par des nanoparticules lipidiques (LNP) ornées de ligands spécifiques aux cellules, il n'y a plus d'incertitude quant à la possibilité de délivrer efficacement des médicaments à base d'acides nucléiques dans les cellules ciblées in-vivo.

Les multiples approbations de médicaments obtenues ces dernières années, notamment les premiers médicaments à base d'ARN interférent (ARNi) et les vaccins à ARNm encapsulés dans le LNP de Moderna et Pfizer/BioNtech, prouvent que c'est possible. Pourtant, des améliorations sont encore possibles. Il reste des défis majeurs à relever : garantir l'identité et la pureté de ces formulations médicamenteuses plus grandes, plus complexes et à composants multiples est certainement l'un d'entre eux.

Les progrès des eaux

À cette fin, Waters est depuis longtemps un leader dans le développement de solutions analytiques pour les oligonucléotides, avec des applications et des efforts de développement de produits dans l'ensemble de la chaîne de valeur analytique, depuis nos chimies de colonnes et nos systèmes de chromatographie liquide (CL) à la pointe de la technologie jusqu'à nos outils de spectrométrie de masse (MS) adaptés à l'usage et à l'informatique prête pour la conformité.

La résolution des problèmes d'analyse est au cœur de notre ADN et, en ce qui concerne l'analyse des oligonucléotides, nous sommes arrivés à un point où nous pouvons rassembler les nombreuses avancées que nous avons réalisées tout au long du flux de valeur analytique dans des flux de travail complets de bout en bout qui offrent réellement les meilleures performances et la meilleure productivité analytiques de leur catégorie.

Performance des séparations pour les oligonucléotides

Du point de vue des séparations par chromatographie liquide, nos nouvelles surfaces haute performance MaxPeak incluses dans notre gamme de produits ACQUITY Premier Systems and LC systemsoffrent des performances de séparation inégalées pour les oligonucléotides et les acides nucléiques en particulier, étant donné que ces molécules chargées négativement ont une forte propension à adhérer aux surfaces métalliques.

Nouveaux produits de spectrométrie de masse haute résolution

Du point de vue de la spectrométrie de masse, nous proposons une gamme d'outils de spectrométrie de masse adaptés à tous les cas de figure, de la caractérisation en profondeur aux travaux de surveillance de routine en passant par les essais de libération CQ. En particulier, notre nouvelle génération Xevo G3 QTof platform offre la résolution massique, la sensibilité et la flexibilité nécessaires à la caractérisation complète des produits oligonucléotidiques et des impuretés. Système LC-MS BioAccord avec la technologie SmartMS apporte la facilité d'utilisation et la robustesse idéales pour la surveillance GMP et les applications CQ dans les laboratoires en aval (développement de la formulation et du processus, tests de stabilité, libération CQ), en donnant aux non experts en MS la possibilité de générer des données MS de haute qualité.

Des logiciels pour accélérer le développement des médicaments

Le lien entre ces technologies et les flux de travail de bout en bout est assuré par notre système de conformité. waters_connect informatics platform avec des applications intégrées qui automatisent l'acquisition, le traitement et le rapport des données LC-MS pour une gamme d'applications. Avec l'intégrité des données et la conformité au cœur de ses préoccupations, waters_connect permet la mise en place d'un réseau évolutif de systèmes LC-MS haute résolution qui rationalise le déploiement et la validation des méthodes dans les domaines du développement, de la fabrication et du contrôle qualité. Pour en savoir plus sur la plateforme informatique waters_connect, je vous recommande de lire le billet de blog suivant d'un autre collègue de Waters, Rick Boldt, intitulé "Connecter les scientifiques à l'informatique de nouvelle génération". qui a été publié en octobre dernier.

Plate-forme informatique Waters_connect

En mars de cette année, nous avons lancé notre nouvelle application waters_connect INTACT Mass, qui automatise la confirmation de masse et l'analyse de la pureté des protéines, des peptides et des oligonucléotides pour une analyse plus rapide des échantillons, une confiance accrue dans les données et une meilleure productivité. Outre MaxEnt1, notre algorithme de déconvolution traditionnel, l'application comprend le dernier algorithme de déconvolution BayesSpray monoisotopique, qui améliore la précision de la masse pour les molécules de 1 à 15 kD, y compris les oligonucléotides. L'application comprend également une bibliothèque de modifications personnalisables qui permet d'identifier et d'annoter automatiquement les impuretés, et donne aux utilisateurs finaux la possibilité de saisir des modèles isotopiques personnalisés qui peuvent encore améliorer les performances. Pour en savoir plus, mes collègues Scott Berger et Patrick Boyce ont publié, au moment du lancement, un excellent article de blog intitulé "Automating Intact Mass Deconvolution : It's About Time" qui décrit l'application INTACT Mass de manière plus complète et place son développement dans un contexte historique.

Et au début de ce mois, lors de la conférence de l'American Society for Mass Spectrometry (ASMS 2022) à Minneapolis (MN), nous avons été très heureux de lancer notre dernière plateforme informatique de connexion à l'eau : CONFIRM Sequence, qui automatise la confirmation de la séquence des oligonucléotides et des impuretés connexes, y compris l'identification et l'emplacement de toutes les modifications, et qui prend également en charge la cartographie des séquences d'ARNm.

Nouvelle application pour les séquences CONFIRM

Un éditeur de séquence intégré permet aux utilisateurs finaux de construire des séquences d'oligonucléotides à partir de zéro ou de les importer, et un flux de travail intuitif, piloté par des menus, facilite la création et l'application de méthodes de traitement automatisées. Étant donné une séquence cible, le logiciel CONFIRM Sequence app génère automatiquement une liste d'ions de fragment prédits et recherche les spectres de masse à haute énergie (MS2) pour ces ions de fragment, en annotant toutes les correspondances. L'application fonctionne avec les données MS/MS du Xevo G3 QTof, ou les données MS^e du système BioAccord, et lorsque le traitement est terminé, une "carte de points" visuelle affiche la séquence d'oligonucléotides et tous les ions fragmentaires qui ont été trouvés, ainsi que le pourcentage de couverture de la séquence (voir ci-dessous). Des liens interactifs permettent de plonger dans les spectres de masse de chaque point de données.

Les applications INTACT Mass et CONFIRM Sequence sont le résultat d'un formidable travail d'équipe de la part des scientifiques et des ingénieurs chargés du développement des logiciels et des applications de Waters, et j'aimerais profiter de cette occasion pour les remercier publiquement pour le travail remarquable qu'ils ont accompli et qu'ils continuent d'accomplir.

Ensemble, ces nouvelles applications au sein de la plateforme informatique de waters_connect, ainsi que les outils LC et MS dont elles acquièrent les données, représentent une solution moderne et évolutive pour l'analyse des oligonucléotides qui, nous en sommes convaincus, apportera une valeur significative à nos clients. Mais rassurez-vous, nous ne nous arrêtons pas là. Nous continuons à travailler sur de nouveaux flux de travail basés sur des applications (Apps) et à ajouter de nouvelles fonctionnalités aux applications existantes. Conformément à notre vision à long terme et à notre "stratégie de bioharmonisation", ce que nous proposons aujourd'hui n'est qu'un début.

Ressources :

Produits et solutions :

• ACQUITY Premier Systems
• XEVO G3 QTof platform

Blog : Connecter les scientifiques avec l'informatique de nouvelle génération

Blog : Automatisation de la déconvolution des masses intactes : Il était temps