偶联物

大家好，本周为大家分享一篇文章，Added Value of Internal Fragments for Top-Down Mass Spectrometry of Intact Monoclonal Antibodies and Antibody−Drug Conjugates [1]，文章的通讯作者是加州大学洛杉矶分校化学与生物化学系的Joseph A. Loo教授。　　抗体-药物偶联物(Antibody - drug conjugates, ADC)是一种很有前景的治疗药物，它通过linker为抗体提供高效的细胞毒性有效载荷，以提高其抗肿瘤功效。将linker和有效载荷偶联到抗体上，给ADC带来了额外的异质性，增加了对其全面表征的挑战。自上而下的质谱(TD-MS)技术近年来在单克隆抗体的表征中得到了广泛的应用，与自下而上质谱(BU-MS)和中下质谱(MD-MS)相比，TD-MS具有最简单的样品制备流程和保留单克隆抗体内源性修饰的优势。然而，对于抗体大小的蛋白质和具有显著二硫键组成的蛋白质，TD-MS的断裂效率较低，获得的序列和药物偶联位点信息有限。　　为了增加TD-MS的序列信息含量，一种策略是将不包含蛋白质序列N端和C端的内部片段纳入数据分析工作流程中，这种方法已被证明有助于二硫化完整蛋白的TD-MS表征。在这篇文章中，作者发现在TD-MS中分配内部片段将mAb序列覆盖率提高到75%以上，并允许确定链内二硫键连接和各种N-糖基化类型。对于治疗性非特异性赖氨酸连接ADC，几乎60%的假定药物偶联位点被识别。　　内部片段可以在不破坏二硫键的情况下进入结构紧密、碎片化效率高度受限的区域，因此有可能大大增强完整单克隆抗体的序列信息。作者对完整的NIST单抗的5个最丰富的电荷态采用了ECD和HCD两种碎片化方法，并将每个电荷态的两种碎片化方法的TD-MS结果结合分析。内部片段的纳入提高了二硫键约束区域的序列覆盖，例如，轻链Cys133和Cys193之间的二硫约束序列几乎完全由内部片段覆盖(图2A)，重链的Cys147-Cys203和Cys264-Cys324序列区也是如此(图2B)，而这些区域是末端片段难以触及的。CDR的覆盖率从53%增加到60%，这表明纳入内部片段可以更深入地了解这一关键区域。总体来说，轻链的序列覆盖率从54%提高到83%，重链从28%提高到72%，合并后整个NIST单抗的序列覆盖率从36%增加到76%(图1)。重链比轻链的覆盖率提高更为显著，这表明随着蛋白质分子量增大，分配内部片段变得更有价值。　　图1. 考虑(A)轻链、(B)重链和(C)全单抗内部片段前后不同序列区域的序列覆盖率，包括非二硫约束序列(Free)、二硫约束序列(SS-constrained)、全序列(Full)和CDR序列(CDR)　　图2. (A)轻链和(B)重链的NIST mAb序列覆盖图谱。蛋白质骨架上的蓝色、红色和绿色切割分别代表b/y、c/z和by/cz片段。序列上方的实线表示末端片段序列覆盖率，序列下方的实线表示内部片段序列覆盖率。紫色虚线表示链内二硫键，浅灰色表示受二硫键约束的序列区域，橙色表示互补决定区域(cdr)。　　HCD能够在不破坏二硫键的同时仅碎裂蛋白质主干，因此作者在完整的NIST单抗上应用HCD来生成含有完整二硫键的片段，以确定二硫键连接。在每个形成链内二硫键的半胱氨酸上应用-1H的修饰，以表明它们的完整性。对于轻链，52个末端片段和12个内部片段穿过S - S键I, 17个末端片段穿过S - S键II, 6个末端片段穿过两个二硫键，清楚地显示了这两个二硫键的连接模式(图3A)。靠近重链两端的两个二硫键，S - S键I和S - S键IV，被89个末端片段和9个内部片段穿过 而中间的两个二硫键，S−S键II和S−S键III，只有24个内部片段穿过，没有末端片段穿过(图3B,C)。这些结果证明了NIST单抗重链的链内S - S连通性，重要的是，中间的两个S - S键模式只能由内部片段确定。除了确定链内S - S连通性外，分配内部片段也有助于鉴定N糖基化。当纳入内部片段时，额外分配了25个含有G0F的片段，42个含有G1F的片段和34个含有G2F的片段，这表明分析内部片段对N-糖基化鉴定的能力。　　图3. (A)轻链、(B)重链、(C)仅含完整NIST单抗内部片段的重链，在每个形成链内二硫键的半胱氨酸上施加一个氢损失后，通过HCD TD-MS生成片段位置图。　　内部片段可以确定赖氨酸连接ADC的药物偶联位点。作者采用了类似的方法，将ECD和HCD应用于先前已充分表征的非特异性赖氨酸连接ADC。ADC的TDMS在轻链上仅产生8个与DM1结合的末端片段(图4A)。分配内部片段显著提高了DM1偶联位点的测定。ADC的TD-MS在轻链上产生61个1- dm1结合和15个2 - dm1结合的内部片段，定位了3个偶联位点(K106, K114, K133)，并将鉴定的两个偶联位点缩小到4个赖氨酸残基(K153, K160, K170, K175)(图4A)。对于重链也观察到类似的结果。综上所述，对于完整的ADC，仅用末端片段确认了16个偶联位点，而在包含内部片段后，这一数字增加到52个，覆盖了约58%的抗体所有假定的偶联位点。　　图4. 由ECD和HCD TDMS生成的完整IgG1-DM1 ADC (A)轻链和(B)重链片段位置图。黑色垂直虚线表示赖氨酸的位置。　　在这项工作中，作者首次报道了在完整的NIST单抗和异质赖氨酸连接ADC的TD-MS表征中分析内部片段的好处。内部片段的包含末端片段难以达到的二硫键约束区域，显著增加了完整单克隆抗体的序列覆盖率。重要的PTM信息，包括二硫键模式和N糖基化，可以通过包含内部片段获得。最重要的是，内部片段可以帮助确定高度异质赖氨酸连接ADC的药物偶联位点。　　撰稿：夏淑君　　编辑：李惠琳　　文章引用：Added Value of Internal Fragments for Top-Down Mass Spectrometry of Intact Monoclonal Antibodies and Antibody-Drug Conjugates

抗体偶联药物是指将具有高度靶向性的单克隆抗体，通过特定的一段连接片段，实现同具有细胞毒性抗肿瘤药物的偶联，从而将抗体的高度选择性与药物的抗肿瘤活性合二为一。2021年8月8日，荣昌生物与Seagen（SeagenInc. 纳斯达克：SGEN）达成一项全球独家许可协议，以开发和商业化其抗体偶联药物（ADC）维迪西妥单抗，9月22日，国家药品监督管理局（NMPA）药品审评中心（CDE）官网显示，荣昌生物（09995.HK）靶向Claudin18.2的抗体偶联药物（ADC）RC118获得临床试验默示许可，适应症为Claudin18.2表达阳性的局部晚期不可切除或转移性恶性实体瘤。国内研发实力增强，中国ADC药物研究大有可为，期待为患者造福。 目前在研的ADC药物见下表：ADC结构主要由靶向抗体，连接子linker以及高效价小分子细胞毒性药物。药物研究过程涉及到重要关键质量属性，包括药物/抗体比率DAR（drug-to-antibody ratio），药物荷载分布，未偶联抗体，残留药物，大小异质性以及电荷异质性，以关键的DAR研究为例，DAR表示与抗体偶联细胞毒性药物的平均数量，是ADC药物重要质量属性。现在研厂家的pepline DAR值有不同设计的缘由，低药物荷载时，ADC效力可能会降低或达不到要求，高药物荷载，可能会影响毒性以及代谢问题。表.ADC药物重要关键质量属性 对于ADC药物DAR值分析，推荐使用液相以及液相串联质谱方法分析。根据该指南要求，岛津推荐：Nexera生物惰性液相以及Nexera LC40液相 Nexera Bio生物兼容液相系统 岛津生物兼容液相Nexera Bio系统流路采用生物惰性材料，不仅耐腐蚀，而且能减少生物大分子的吸附，保证生物大分子的完整性，有效保障分析重复性和仪器耐用性。 Nexera Bio生物兼容液相系统特点：● 泵头、混合器、进样针、样品环和接头配件等均采用生物惰性材料，耐腐蚀、抗吸附；● 耐高压不锈钢包覆的Peek管路，提升系统耐压至66MPa；● 标配输液泵柱塞清洗蠕动泵，有效降低盐析，实现良好的送液稳定性，并防止泵头腐蚀。 Nexera LC-40 系列 Nexera系列HPLC与人工智能和物联网结合，实现智能化和自动化。融合“AI”和“loT”技术，轻松应对RNA类物质分析液相色谱仪。 ADC样品DAR值分析案例通过岛津液相以及HIC色谱柱可自动化分析得到DAR值计算报告。 更多内容了解或仪器配置应用了解，请联系岛津工作人员！ 参考文献：[1] Wagh A , Song H , Zeng M , et al. Challenges and new frontiers in analytical characterization of antibody-drug conjugates[J]. mAbs, 2018:0-0. 岛生物药， 津心为您

2015年6月18日上午，安捷伦科技公司与烟台迈百瑞国际生物医药有限公司在山东烟台迈百瑞公司厂区举行了&ldquo 迈百瑞国际生物医药&mdash 安捷伦科技前沿生物药研究暨抗体药物偶联物分析联合实验室&rdquo 揭牌仪式。烟台迈百瑞国际生物医药有限公司常务副总裁梁其斌、烟台迈百瑞国际生物医药有限公司质量副总裁阮懋荣、安捷伦科技大中华区生命科学事业部业务总监赵影、安捷伦科技大中华区液相与液质联用技术应用技术支持经理安蓉等出席了揭牌仪式。仪器信息网等多家媒体与双方共同见证了促进中国新药领域研究的激动时刻。 烟台迈百瑞质量副总裁阮懋荣致辞 　　烟台迈百瑞国际生物医药有限公司质量副总裁阮懋荣为仪式致辞，并介绍了抗体偶联药物(Antibody Drug Conjugates，ADC)的特点和研发概况。ADC具有良好的靶向性及抗癌活性，已成为目前抗肿瘤抗体药物研发的新热点和重要趋势，并受到越来越多的关注。其开发涉及四个方面，包括药物靶点的筛选、重组抗体的制备、&ldquo 连接物&rdquo 技术开发以及高细胞毒性化合物的优化，其中任何一个环节出现问题，都会影响到ADC药物的安全性和有效性。目前，ADC药物开发的技术能力仍依赖于少数几个技术提供商。阮懋荣说：&ldquo 我们非常高兴能有机会与安捷伦这样全球领先的公司展开合作。迈百瑞一直致力于提供高质量的生物药物研发和GMP生产一站式外包服务，满足客户研发和GMP生产需求，加快生物药物的研发速度。此次与安捷伦合作成立的联合实验室，将为迈百瑞在国际ADC药物研发/生产舞台竞争中取得领先地位奠定坚实的基础。&rdquo 阮懋荣还说，迈百瑞的ADC产能是亚洲之冠，在全球也是屈指可数。除此之外，迈百瑞的客户是中国申请ADC新药的首例。 　　该联合实验室是安捷伦科技在中国的第一间ADC分析领域前沿合作实验室，旨在以国际化视角和全球先进技术，建设先进生物药物分析测试平台，在完善工艺流程研究、ADC药物开发、提升科研质量的同时，紧跟国内外行业进展及客户需求，提供整体化解决方案，从而促进我国生物医药产业的可持续性发展。 安捷伦科技大中华区生命科学事业部业务总监赵影致辞 　　安捷伦科技大中华区生命科学事业部业务总监赵影女士在揭幕前致辞。赵影表示：&ldquo 安捷伦致力于为制药/生物制药行业客户提供创新高效的解决方案和技术支持。在ADC这一生物制药前沿的领域，安捷伦凭借其优异的仪器性能和完善的技术支持服务赢得了制药/生物制药客户的认可。在本次与迈百瑞的合作中，安捷伦不仅提供客户理化分析、结构表征相关的仪器平台，更是与客户紧密沟通，应对客户需求和行业动态快速响应，积极开发相应的整体解决方案。&rdquo 赵影还提到，安捷伦科技在全球已经有12000余名员工，近几年非常注重生命科学领域的发展。目前，中国的技术支持和售后服务工程师有500多位，为用户提供7天24小时无假期全天候的服务，得到了广大用户的认可。随着&ldquo 十三五&rdquo 重大新药创制中提出重点支持生物药开发创新，生物制药市场发展势头强劲，安捷伦也会继续在生物药物质量控制领域继续提供仪器平台和售后支持，协助广大制药用户以更快的速度、更低的成本将高质量的药物带入市场。 烟台迈百瑞质量副总裁阮懋荣与安捷伦科技大中华区生命科学事业部业务总监赵影签署共建联合实验室框架协议 联合实验室揭牌 参观共建实验室及迈百瑞生产线 　　安捷伦科技安蓉及迈百瑞姚雪静带领大家参观了共建实验室，并介绍了安捷伦的仪器应用。迈百瑞常务副总裁梁其斌带领大家参观了迈百瑞设施完备的无菌药物生产线，使大家对药物生产特别是ADC的生产流程增进了认识。 　　烟台迈百瑞厂区坐落于在烟台海岸线旁边，紧邻大海，环境优雅。整个厂区使用的供暖等循环水都是打井地下水循环使用，也是响应环保的典范。 双方答记者问 　　在媒体采访环节，安捷伦科技和烟台迈百瑞回答了记者就双方合作实验室建成的有关问题。 　　Instrument: 请问安老师，安捷伦科技的哪些产品已经用于联合实验室，将来会有那些产品逐步入驻?这些仪器将分别应用在药物研究的哪些层面? 　　安捷伦科技安蓉：目前已经用在联合实验室的安捷伦设备包括1290 Infinity 2D超高效液相色谱、6530 四极杆-飞行时间串联质谱仪(Q-TOF)、1260 Infinity 液相色谱、1260 infinity 生物惰性液相系统、低热容(LTM)柱温箱以及毛细管电泳仪。接下来，安捷伦的气质联用仪和气相色谱会很快入驻，ICP-MS等仪器也会陆续应用于合作实验室。LC-MS和GC-MS以及ICP-MS等将会用于制剂包材药物相容性控制，LC和毛细管电泳等将用于QC层面表征等。 　　Instrument: 请问赵总，这次与迈百瑞的合作应该是安捷伦科技六大战略领域中与诊断制药相关的一项，那么在其他几个领域是否也将与其他机构合作建立共建实验室? 　　安捷伦科技赵影：安捷伦一直在寻找战略伙伴，前期已与上海交大药学院、中国药科大学等实验室有合作。现在和迈百瑞的合作，也是在寻求行业中的窗口。不仅在生物医疗方面，在其他战略领域也是如此。安捷伦要给客户提供真正意义上的整体解决方案，不仅针对仪器，也针对客户的应用需求，目的是为客户提供整体、特定的解决方案。与行业前沿的具体公司和实验室的合作，是对安捷伦的一种特殊技术补充。 　　Instrument: 请问黄总，安捷伦和迈百瑞的合作将带来怎样的成果和收效? 　　烟台迈百瑞药物研发中心副总裁黄长江：迈百瑞致力于研发药物分析手段，满足新的药物生产需求，是中国生物制药ADC研发生产的先驱。而安捷伦在生命科学仪器方面是佼佼者。安捷伦与迈百瑞的合作是一种一加一大于二的强强联手，即优秀的团队利用新的分析仪器研发新的检测方法。更新更好的药物分析方法将在我们的合作实验室中产生。 编辑：郭浩楠