多属性监测。质谱分析在mAb亚单位分析中的作用不断扩大

生物制药实验室发现亚单位分析可以在强大的多属性监测试验中实现更高的产量

质谱技术在生物治疗药物的分析中一直是至关重要和广泛的应用，因为它可以以极大的选择性和敏感性检测和测量各种产品和过程的质量属性，如剪辑、糖基化、糖化、氧化、脱酰胺、序列变体等等。

近年来，基于LC-MS技术的多属性监测（MAM）检测得到了普及，因为它们使研究人员能够同时检测和测量多种质量属性，使分析工作流程更加精简和富有成效。

今天有两种用于生物治疗分析的MAM方法正在实施。

• 单克隆抗体（mAb）亚单位质量的分析
• 蛋白质消化液中的肽的分析（肽图工作流程）

两者都有其优点和缺点。如何选择采取哪种方法，实际上取决于分子和需要分析的属性，以及开发和制造组织的目标。

一般来说，基于多肽的MAM工作流程具有更高的灵敏度，并越来越多地被评估，但基于mAb亚单位的分析更快、更容易运行。它们多年来一直被用于支持产品和工艺的开发，也被用于验证的质量控制释放测定。^{1, 2}

在最近的一篇评论文章中，来自罗氏的科学家描述了一种用于评估Trastuzumb糖基化变异的还原亚单位QTof ESI-MS测试，他们在2004年首次实施该测试，在该测试中获得了500多个药物批次的数据，自开始以来只有三个系统适合性偏差。

亚单位质量分析。从特征分析到属性监测再到质量控制

用于mAb亚单位质量分析的样品制备开始于对治疗性mAb的酶解（通常用胃蛋白酶或Ides）和/或还原，从而产生三个主要的亚单位片段（LC、Fd'、scFc），然后可以通过LC-MS快速分离和分析。分解的MS结果可以用来提供不同质量属性的半定量测量，如糖基化、氧化、片段序列变异等。

鉴于其相对简单和强大的样品制备和快速的LC-MS分析时间，亚单位分析已经成为一种选择的方法，不仅用于表征，而且用于更高产的属性监测，以支持产品/工艺开发和生产。

礼来公司的科学家们使用快速亚单位LC-MS方法3，首先描述了Fab（片段抗原结合）结构域中的N-链接糖基化模式，独立于Fc结构域中的常规糖基化。³利用这种半定量方法，他们证明了Fab和Fc糖基化对清除的影响，并确定了含有末端GlcNAc和M6P的Fab寡糖是需要适当控制的关键质量属性（CQA）。

礼来公司的方法在产品开发过程中提供了快速而精确的糖基化分析数据，并被用来制定综合控制策略以确保产品质量。在随后举行的2015年USP生物制药糖基化分析研讨会上，他们描述了这种检测方法的发展，并详细介绍了他们将这种方法作为其生物治疗的候选释放检测方法进行ICH验证。

为进程中的MAM部署高通量亚单位分析

在符合GMP要求的信息学下，现在有了简化的工作流程，可以自动获取、处理和报告LC-MS数据^{，4, 5}mAb亚单位的分析可以在受管制和不受管制的实验室环境中随时实施，支持产品的特征分析、产品和工艺开发和优化的属性监测，甚至是QC发布。

来自杨森公司的科学家们最近分享了他们在开发一种高度敏感和可重复的多属性监测方法6方面的成功经验，该方法采用高通量蛋白质纯化，然后进行快速亚单位质量分析。利用这一平台方法，在一系列小规模的DOE（实验设计）研究中，同时对包括糖基化、糖化和糖化在内的多种产品属性进行了量化，并有效建立了这些质量属性水平与特定细胞培养过程参数之间的关联。

杨森公司的作者说："这种方法大大扩展了LC-MS分析在过程中的监测能力"。

杨森公司的科学家们强调了MAM方法的潜力，即 "一种高效的实时反馈控制策略，可以显著提高生物制药开发中的生产稳健性、生产成本效益和产品质量"。

在杨森公司的科学家发表的第二项研究中，他们 突出了应用基于亚单位的MAM方法的优势⁷ 突出了评估氧化曲线的重要性。使用Waters UPLC-MS系统，特别是 使用UNIFI的生物制药平台解决方案他们证明了该方法的重现性和中等精度，并对该系统在GMP环境中的使用进行了鉴定和验证，显示了该平台在后期开发和质量控制环境中的适用性。

基于亚单位的MAM有很多优点，但它在监测伴随着修饰（如脱酰胺化和异构化）的小的质量变化方面能力有限，而且当多个修饰位于同一亚单位片段上时，它不能产生特定部位的信息。

对于这些情况，基于多肽的分析被视为补充性的工作流程。

我的系列文章中的下一篇将讨论基于肽图的MAM。

阅读该系列的第一部分。从表征到后期开发、制造和质量控制。质谱法在生物治疗中的作用不断扩大

参考文献。

1. Firth et. al.Biotherapeutic Glycosylation的正交评估。赫赛汀的N-聚糖核心非核糖基化与作用机制相关的案例研究 Anal Chem. 2016, 88, 10259-10265
2. Haberger et. al.电喷雾电离质谱法在质量控制实验室的应用。Am Pharm Review.2 016, 19(5)
3. Huang等. 变域糖基化对抗体清除的影响：LC/MS特征分析。 Anal Biochem.2006, 349 (2):197-207
4. Henry Shion et al. Biopharmaceutical Platform Solution with UNIFI: Streamlining Compliant and Non-Compliant Intact Mass Analysis of Biotherapeutic mAbs
5. Ranbaduge et. al. Automated Protein Modification Characterization of the Intact and Subunit NIST Monoclonal Antibody Reference Standard with Waters UNIFI Scientific Information System
6. Dong等. 高通量自动蛋白质A纯化平台与多属性LC-MS分析用于高级细胞培养过程监控. Chem.2016, 88, 8673-8679
7. Sokolowska等人，用于监测抗体氧化的亚单位质量分析。mAbs, 2017, 0, 1-8