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生物药电荷异构体分析难题如何破?MauriceFlex +MS来解锁!
[ 发布日期:2025-5-7 15:13:24    阅读次数:38 ]

在生物药研发中,抗体的电荷异构体直接影响药物疗效与安全性。离子交换色谱(IEX)操作繁琐且分辨率有限,传统的毛细管电泳-质谱联用(CE-MS)常因高浓度缓冲液与ESI不兼容,导致数据偏差。近期《Electrophoresis》期刊发布的一项研究,该研究利用MauriceFlex进行电荷异构体的快速分离,并进行质谱分析,为这一难题提供了高效的解决方案。


研究以单克隆抗体Matuzumab为测试对象,通过MauriceFlex仪器实现了电荷异构体的快速分离和离线质谱分析。结果显示,MauriceFlex不仅能够高效地分离电荷异构体,还能与质谱无缝对接,提供高分辨率的分析结果。这种方法不仅克服了传统方法的局限性,还显著提高了分析的准确性和可靠性,为单克隆抗体的深层表征提供了全新的视角。


01.研究方法

 

1. 毛细管等电聚焦电泳(icIEF):使用MauriceFlex仪器进行icIEF分析,分为分析型和制备型(馏分收集)两种模式。分析型icIEF建立基础分离条件,制备型icIEF通过增加样品浓度和添加精氨酸优化馏分收集,通过化学迁移技术将电荷异构体馏分收集至96孔板。

2. 荧光检测:通过荧光测量确定96孔板中含有蛋白质的孔位。

3. 质谱分析(MS):使用高分辨率质谱仪对收集的电荷异构体进行分析,解析其结构特征。


02.研究结果

1.方法适用性验证


使用MauriceFlex仪器仅用1天完成了从分析型cIEF转化为制备型馏分收集的方法开发,并在2.5小时内完成了高纯度电荷异构体馏分收集结果发现分析型与制备型cIEF的峰数量相同,方法转化后分离效果良好,表明从分析到制备的方法转换可靠,为后续质谱分析提供了可靠的样本。


图1 Matuzumab的分析型icIEF(上)与制备型icIEF馏分收集电泳图(下)对比。


2. 方法稳定性评估


为了评估馏分收集方法的稳定性,将Matuzumab样品在制备型icIEF模式下独立收集三次(Run1- Run 3),通过分析型icIEF对每次收集的馏分进行验证(图2),结果显示各电荷异构体在不同分离批次中的峰形和位置高度一致,表明MauriceFlex制备型icIEF(馏分收集)具有良好的重现性和准确性。尽管三次实验馏分在96孔板中分布位置存在微小偏移(1-2孔),但通过分析型icIEF验证可轻松匹配对应馏分,验证了馏分收集过程的稳定性

 


图2 Matuzumab样品三次馏分收集后的分析型icIEF结果


3. 质谱分析


使用高分辨率质谱仪检测未分离的Matuzumab抗体和经过MauriceFlex分离的馏分,发现未分离的样品质谱信号重叠严重,而经MauriceFlex分离的馏分在质谱图上显示出更清晰和特异的峰,表明MauriceFlex有效地富集了特定的电荷异构体。


通过质谱成功鉴定了包括C末端赖氨酸异构体(K2、K1、K0)糖基化异构体(FA2和A2G1),这些发现对于理解单克隆抗体的结构和功能具有重要意义。研究还发现了一些未报道过的酸性异构体,表明MauriceFlex馏分收集和质谱的分析方法能有效揭示复杂电荷异构体的结构信息。


图3 非分馏样品(上)与icIEF馏分(下)的质谱对比


03.总结

作者以Matuzumab为测试对象,成功开发了分析型icIEF方法,并快速转化为制备型icIEF方法,2.5小时内完成高纯度电荷异构体馏分收集,质谱分析则清晰揭示了包括C末端赖氨酸异构体、糖基化异构体在内的多种电荷异构体,甚至发现了一些未报道过的酸性物质。MauriceFlex+MS联用方法不仅克服了传统方法的局限性,还显著提高了分析的分辨率和准确性,为单克隆抗体的深层表征提供了全新的视角,是生物药研发企业加速研发进程、提升产品质量的不二之选。



MauriceFlex:

全自动毛细管电泳分析与组分收集系统






一机智能:CE-SDS、Turbo CE-SDS、icIEF和icIEF组分收集多种模式卡盒即插即用,简单易用

快速开发:1-2天即可实现快速方法开发,平台方法易转移

高效分离:数小时内即可分离和收集电荷异构体组分

应用自由:馏分收集后的样本可兼容多种下游表征:质谱分析、肽图分析、糖型分析、活性分析等等

适用广泛:全自动表征生物大分子蛋白质药物电荷异构体和分子量大小:单抗、双抗、抗体偶联药物、重组蛋白、融合蛋白、病毒载体等多种类型样品

参考文献:
Wittmann, Antonia et al. Evaluation of a cIEF Fractionation Workflow for Offline MS Analysis of Charge Variants of the Monoclonal Antibody Matuzumab. Electrophoresis. 2025;46(3-4):240-249. 
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