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運用ACQUITY Arc可靠地對肽圖分析方法進行轉(zhuǎn)換

瀏覽次數(shù):7613 發(fā)布日期:2016-7-7  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負
Brooke M. Koshel和Sean M. McCarthy
沃特世公司(美國馬薩諸塞州米爾福德)
 
關(guān)鍵詞
方法轉(zhuǎn)換,ACQUITY Arc,ACQUITY QDa,肽
 
應(yīng)用優(yōu)勢
■ 無需改變方法參數(shù)即可將肽圖分析從Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)無縫轉(zhuǎn)換至ACQUITY® Arc™系統(tǒng)。
■ 不同ACQUITY Arc系統(tǒng)之間具有出色的系統(tǒng)間重現(xiàn)性。
■ 將互補的質(zhì)譜信息納入到常規(guī)工作流程中。
 
沃特世解決方案
 
簡介
ACQUITY Arc系統(tǒng)能夠在同一個平臺上運行HPLC和UHPLC分離,是一款可以填補HPLC與UPLC®之間的性能差距的LC平臺。利用Arc Multi-flow path™技術(shù),用戶可在流路1與流路2之間輕松切換,從而實現(xiàn)無縫的方法轉(zhuǎn)換或改善現(xiàn)有方法。此前的研究表明,ACQUITY Arc系統(tǒng)能夠輕松轉(zhuǎn)換單克隆抗體的SEC-HPLC方法1以及CEX-HPLC方法2。這兩項研究均采用流路1來模擬HPLC分離,而且兩次分析的結(jié)果表明系統(tǒng)之間的相對保留時間、峰面積百分比和分離度幾乎相同。本應(yīng)用紀要的目的是展示不同LC平臺之間進行肽圖分析方法轉(zhuǎn)換的等效性。
 
肽圖分析已成為生物制藥行業(yè)的一項常規(guī)分析,通常采用平臺檢測的方式進行。肽圖可用于表征蛋白質(zhì)的氨基酸序列,從而對蛋白質(zhì)進行鑒定以及表征翻譯后修飾。在產(chǎn)品的商業(yè)轉(zhuǎn)化過程中,肽圖常被用于批釋放測試或在鑒定完成后用于基因穩(wěn)定性檢測3。肽圖并不是一種通用的方法,分析人員必須針對特定的目標蛋白質(zhì)專門開發(fā)分析方法4。為了獲得高重現(xiàn)性的肽圖,每種分析方法都必須考慮酶解和分離因素,只有這樣才能準確評估鑒定結(jié)果以及與穩(wěn)定性、安全性和有效性相關(guān)的關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQA)。
 
由于為特定的蛋白質(zhì)建立肽圖有一定的難度,本應(yīng)用紀要將一個60分鐘的通用平臺方法從Agilent 1100系列HPLC轉(zhuǎn)換至ACQUITY Arc系統(tǒng),并對方法轉(zhuǎn)換過程進行了評估。然后,在兩款不同的ACQUITY Arc系統(tǒng)上應(yīng)用該方法,通過對比所得的結(jié)果評估系統(tǒng)之間的差異性。最后,除光學(xué)檢測技術(shù)之外,我們還使用ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器演示了如何將質(zhì)譜檢測技術(shù)應(yīng)用于這類分析。
 
實驗
樣品描述
取90 μL 10 mg/mL的英夫利昔單抗,用二硫蘇糖醇進行還原處理,并使用碘乙酰胺進行烷基化處理。加入胰蛋白酶酶解樣品(酶與底物之比為1:20),然后在37 °C下水浴18小時,
最后加入純TFA使胰蛋白酶失活。酶解后樣品的最終濃度約為0.4 mg/mL,無需進一步稀釋,直接進樣分析。
 
LC條件
LC系統(tǒng): 配備2489 UV/Vis檢測器和QDa質(zhì)譜檢測器的ACQUITY Arc系統(tǒng),流路1
配備四元泵和DAD檢測器的Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)
擴充定量環(huán): 100 μL
吸收波長: 214 nm
采樣速率: 20 Hz
色譜柱:XBridge BEH C18 130Å,3.5 μm, 4.6 mm x 100 mm (部件號186003033)
XBridge BEH C18 XP 130Å, 2.5 μm, 4.6 mm x 100 mm(部件號186006039)
柱溫: 40 °C
流動相A: 含0.1% (v/v) TFA的H2O
流動相B: 含0.1% (v/v) TFA的乙腈
樣品溫度: 4 °C
進樣體積: 75 μL
 
梯度:
 
QDa設(shè)置
采樣速率: 2 Hz
質(zhì)量數(shù)范圍 : 350 to 1250 Da
錐孔電壓: 10 V
毛細管電壓: 1.5 kV
探頭溫度: 500 °C
 
數(shù)據(jù)管理
Empower 3 CDS軟件,SR2
 
結(jié)果與討論
從Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)到ACQUITY Arc系統(tǒng)的HPLC肽圖方法轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了方法等效性
 
為了評估肽圖方法從Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到ACQUITY Arc系統(tǒng)時的方法等效性,我們采用如上所述的方法參數(shù)建立了英夫利昔單抗的肽圖。根據(jù)以前的評估結(jié)果,我們在
ACQUITY Arc系統(tǒng)中配置了一個主動預(yù)加熱器(CH-30A),以確保兩個系統(tǒng)可實現(xiàn)相當(dāng)?shù)臏囟瓤刂扑?。首先在Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)上運行分離,建立一個基準結(jié)果(圖1A)。然后,維持所有方法參數(shù)不變,將該方法轉(zhuǎn)換至ACQUITY Arc系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,兩個系統(tǒng)之間存在185 μL的梯度補償體積。因此我們在進樣之后應(yīng)用Gradient SmartStart技術(shù)6來補償兩個系統(tǒng)之間的延遲體積差異。該功能可相對于進樣對梯度進行調(diào)節(jié),而無需更改梯度表。ACQUITY Arc系統(tǒng)所得的色譜圖如圖1B所示。兩個系統(tǒng)生成的色譜圖顯示出良好的一致性。
 
英夫利昔單抗的肽圖對比,分別采用A)Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)和B)應(yīng)用了梯度補償?shù)腁CQUITY Arc系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。實驗計算了所有標記峰的相對保留時間。色譜峰的選擇由洗脫位置和強度決定。相對保留時間依據(jù)峰1計算。
 
圖1:1. 英夫利昔單抗的肽圖對比,分別采用A)Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)和B)應(yīng)用了梯度補償?shù)腁CQUITY Arc系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。實驗計算了所有標記峰的相對保留時間。色譜峰的選擇由洗脫位置和強度決定。相對保留時間依據(jù)峰1計算。
 
為進一步評估結(jié)果的可比性,我們研究了保留時間。表1列出了52個峰的保留時間,兩個
系統(tǒng)所得的對應(yīng)色譜峰的保留時間之間略有差異,而對應(yīng)色譜峰的相對保留時間之間的
差異小到可以忽略不計。借助采用GradientSmartStart技術(shù)的流路1,我們在不改變?nèi)魏畏?/DIV>
法參數(shù)的前提下成功地將HPLC方法轉(zhuǎn)換到了現(xiàn)代LC平臺上。
 
表1. 比較圖1中Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)和ACQUITY Arc系統(tǒng)鑒定出的52個色譜峰的保留時間。采用Gradient SmartStart技術(shù)補償兩個系統(tǒng)之間的延遲體積差異。通過計算所得的
_值可以看出,由補償體積造成的相對保留時間差異幾乎可以忽略不計。
 
比較兩個系統(tǒng)時,ACQUITY Arc系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的系統(tǒng)間重復(fù)性
 
在整個實驗室或其它分析場所中部署新的儀器平臺時,確保分析結(jié)果的一致性是非常重要的。
為了比較不同ACQUITY Arc系統(tǒng)的分析結(jié)果,我們采用具有相同核心配置的兩套不同的ACQUITY Arc系統(tǒng),在如上所述的方法條件下執(zhí)行分析并采集了數(shù)據(jù)。這兩套系統(tǒng)都配置了30 cm CH被動預(yù)加熱器。每套系統(tǒng)分析時所采用的流動相和樣品都是單獨制備的,以模仿實際工業(yè)環(huán)境中不同分析人員在不同實驗室內(nèi)執(zhí)行樣品分析的情形。如圖2所示,兩個系統(tǒng)所得的英夫利昔單抗肽圖具有良好的一致性。評估兩個系統(tǒng)的相對保留時間差異之后可知,相對保留時間的差異不超過0.006(如表2所示)。采用同一平臺的兩臺不同儀器獲得了幾乎相同的結(jié)果,表明了分析結(jié)果的可靠性。
 
比較兩套不同的ACQUITY Arc系統(tǒng)獲得的英夫利昔單抗肽圖:A) ACQUITY Arc系統(tǒng)1和B) ACQUITY Arc系統(tǒng)2。實驗計算了所有標記峰的相對保留時間。色譜峰的選擇由洗脫位置和強度決定。相對保留時間依據(jù)峰1計算。
圖2. 比較兩套不同的ACQUITY Arc系統(tǒng)獲得的英夫利昔單抗肽圖:A) ACQUITY Arc系統(tǒng)1和B) ACQUITY Arc系統(tǒng)2。實驗計算了所有標記峰的相對保留時間。色譜峰的選擇由洗脫位置和強度決定。相對保留時間依據(jù)峰1計算。
 
通過質(zhì)譜檢測技術(shù)可改善UHPLC肽圖數(shù)據(jù)的分離度
在常規(guī)的肽監(jiān)測分析中,我們通常僅使用光學(xué)檢測技術(shù)測定樣品的相對保留時間和峰面積,然后將這些數(shù)據(jù)與參比標準品的數(shù)據(jù)進行對比,用以確定分析結(jié)果是否符合適應(yīng)性標準。通過引入ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器作為正交檢測方法,我們可借助它提供的質(zhì)量數(shù)信息獲得更加可靠的產(chǎn)品一致性分析結(jié)果。為了獲得上述肽圖方法的質(zhì)譜數(shù)據(jù),我們在光學(xué)檢測器之后串聯(lián)了ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器。本實驗采用了填充小粒徑顆粒的色譜柱,目的是充分利用ACQUITY Arc系統(tǒng)能夠同時運行HPLC和UHPLC分離的優(yōu)勢。本示例用2.5 μm色譜柱替代了3.5 μm色譜柱。我們并未因色譜柱粒度改變而對方法進行縮放,而是沿用了之前的60分鐘分析方法,這樣可以充分利用小粒徑色譜柱帶來的分離度和峰容量優(yōu)勢。
 
表2. 比較圖2中兩套不同ACQUITY Arc系統(tǒng)鑒定出的52個峰的保留時間。系統(tǒng)之間的保留時間差異極小。由計算的_值可知,相對保留時間幾乎一樣。
 
圖3A展示了使用3.5 μm色譜柱在Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)上獲得的色譜圖,以便進行比較(另見:圖1A)。圖3B展示了使用2.5 μm色譜柱在ACQUITY Arc系統(tǒng)上獲得的結(jié)果,圖3C展示了相應(yīng)的質(zhì)譜響應(yīng)。將色譜柱粒徑由3.5 μm降至2.5 μm,可以觀察到微小的分離度差異。UV/Vis數(shù)據(jù)與相應(yīng)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)高度相關(guān),表明ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器可應(yīng)用于常規(guī)分析。
 
ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器的引入,能夠在完成色譜峰表征之后為分析人員提供確證鑒定結(jié)果所需的質(zhì)譜數(shù)據(jù),幫助他們進行批釋放測試和產(chǎn)品批次間的比較分析。以肽序列ASQFVGSSIHWYQQR為例,粗體部分表示互補決定區(qū)(CDR)序列。根據(jù)肽的平均質(zhì)量1794.0 Da,我們可計算出相應(yīng)電荷態(tài)離子[M+1H]+1、[M+2H]+2和[M+3H]+3的質(zhì)量分別為1795.0 Da、898.0Da和599.0 Da。圖4A中光學(xué)積分峰的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與圖4B中峰頂點的質(zhì)譜數(shù)據(jù)相當(dāng)。我們?yōu)锳CQUITY QDa質(zhì)譜檢測器設(shè)定的掃描范圍為350 m/z到最大值1250 m/z。從圖4B的質(zhì)譜數(shù)據(jù)中我們可以觀察到不同電荷態(tài)都可以落在該掃描范圍內(nèi)。在實驗室環(huán)境中完成表征之后,進一步獲取質(zhì)譜數(shù)據(jù)有助于分析人員對產(chǎn)品進行確認。
 
英夫利昔單抗的肽圖對比,分別采用A) Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)和B) ACQUITY Arc系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),圖C)則為通過ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器獲得的相應(yīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)。Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)時使用的是填充3.5 μm顆粒的XBridge BEH C18 130 Å, 4.6 mm x 100 mm色譜柱,而ACQUITY Arc 系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)時使用的是填充2.5 μm顆粒的XBridge BEH C18 130 Å, 4.6 mm x 100 mm色譜柱。相應(yīng)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與光學(xué)數(shù)據(jù)高度相關(guān)。
圖3. 英夫利昔單抗的肽圖對比,分別采用A) Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)和B) ACQUITY Arc系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),圖C)則為通過ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器獲得的相應(yīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)。Agilent 1100系列HPLC系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)時使用的是填充3.5 μm顆粒的XBridge BEH C18 130 Å, 4.6 mm x 100 mm色譜柱,而ACQUITY Arc 系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)時使用的是填充2.5 μm顆粒的XBridge BEH C18 130 Å, 4.6 mm x 100 mm色譜柱。相應(yīng)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與光學(xué)數(shù)據(jù)高度相關(guān)。
 
來自ACQUITY Arc系統(tǒng)的英夫利昔單抗肽圖的放大圖,分別展示了A)光學(xué)數(shù)據(jù)以及B)光譜積分峰的相應(yīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)時使用的是填充2.5 μm顆粒的XBridge BEH C18130 Å, 4.6 mm x 100 mm色譜柱。圖B)中所示的電荷態(tài)分別對應(yīng)為肽序列ASQFVGSSIHWYQQR(粗體部分代表CDR序列)的[M+1H]+1和[M+2H]+2計算所得的值。
圖4. 來自ACQUITY Arc系統(tǒng)的英夫利昔單抗肽圖的放大圖,分別展示了A)光學(xué)數(shù)據(jù)以及B)光譜積分峰的相應(yīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)時使用的是填充2.5 μm顆粒的XBridge BEH C18130 Å, 4.6 mm x 100 mm色譜柱。圖B)中所示的電荷態(tài)分別對應(yīng)為肽序列ASQFVGSSIHWYQQR(粗體部分代表CDR序列)的[M+1H]+1和[M+2H]+2計算所得的值。
 
結(jié)論
生物制藥行業(yè)已經(jīng)認識到了應(yīng)用新技術(shù)和新方法的重要性,紛紛向?qū)嶒炇抑幸階CQUITY Arc系統(tǒng)等現(xiàn)代化的LC平臺。隨著分析方法越來越頻繁地在整個機構(gòu)中進行轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)換到合同研究機構(gòu)中,我們需要證明分析方法在相同及不同的類似儀器平臺上能夠獲得一致的結(jié)果。ACQUITY Arc系統(tǒng)不僅可以模擬傳統(tǒng)的HPLC方法,還能應(yīng)用Arc Multi-flow path技術(shù)將HPLC方法升級為UHPLC方法。通過將HPLC方法升級為UHPLC方法并結(jié)合ACQUITY QDa質(zhì)譜檢測器,我們可以將常規(guī)的質(zhì)譜檢測結(jié)合到分析中,以利于結(jié)果的確認。
 
參考文獻
1. Koshel, B. M., McCarthy, S. M. Transfer of an SEC Method for Monoclonal Antibody Analysis from HPLC to UHPLC using the ACQUITY Arc System. 2015; 720005510en.
2. Koshel, B. M., McCarthy, S. M. IEX Method Transfer: Replicating a Method for Monoclonal Antibody Analysis on an ACQUITY Arc System. 2015; 720005529en.
3. Luo, Y. et al. Handbook of Modern Pharmaceutical Analysis.In Separation Science and Technology; Ahuja, S.;Scypinski, S., Ed.; Academic Press: Burlington, MA, 2010;Vol. 10; pp 283–359.
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5. Hong, P., McConville, P. R. Method Transfer from Agilent 1100 Series LC System to the ACQUITY UPLC H-Class System: The Effect of Temperature. 2015; 720005204en.
6. ACQUITY Arc System Brochure. Waters Brochure. 2015;720005393en.
 
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