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Enhancing Host-Cell Protein Detection in Protein Therapeutics Using HILIC Enrichment and Proteomic Analysis.
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2020-07-02 , DOI: 10.1021/acs.analchem.0c00360 Qingyi Wang 1 , Thomas R Slaney 2 , Wei Wu 2 , Richard Ludwig 2 , Li Tao 2 , Anthony Leone 2
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2020-07-02 , DOI: 10.1021/acs.analchem.0c00360 Qingyi Wang 1 , Thomas R Slaney 2 , Wei Wu 2 , Richard Ludwig 2 , Li Tao 2 , Anthony Leone 2
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Liquid chromatography–mass spectrometry (LC-MS)-based proteomics approaches have been widely used to identify residual host-cell proteins (HCPs) in support of process and product characterization for protein therapeutics. Particularly, these methods can provide a general and unbiased approach for the detection of HCPs and may generate critical information on HCPs that are outside the coverage provided by a conventional immunoassay. A significant technical hurdle for HCP analysis is the overwhelmingly large background of biotherapeutic that obscures HCP detection and quantification. In this work, we developed a method that relies on hydrophilic interaction chromatography (HILIC) for HCP enrichment followed by in situ concentration and digestion prior to LC-MS analysis. This approach has enabled detection of HCPs in a drug substance that were not observed in other conventional flow rate LC-MS strategies. For example, 28% of HCPs identified in NISTmAb (20 out of 71) were not previously published or identified by established methods such as the native digestion technique. For an IgG1 protein spiked with 1000 ppm HCP standards, we detected 83 HCPs, 61 out of which were not identified by the native digestion method. Similar improvement in performance was demonstrated for an Fc-fusion protein therapeutic. Our method can be readily implemented in most protein mass spectrometry laboratories to support process development for protein therapeutics.
中文翻译：
使用HILIC富集和蛋白质组学分析增强蛋白质治疗学中宿主细胞蛋白质的检测。
基于液相色谱-质谱（LC-MS）的蛋白质组学方法已被广泛用于鉴定残留的宿主细胞蛋白质（HCP），以支持蛋白质治疗的过程和产物表征。特别地，这些方法可以提供用于检测HCP的通用且无偏见的方法，并且可以生成关于HCP的关键信息，这些信息超出了常规免疫测定所提供的覆盖范围。HCP分析的一个重要技术障碍是生物治疗的巨大背景，这掩盖了HCP的检测和定量。在这项工作中，我们开发了一种方法，该方法依靠亲水相互作用色谱（HILIC）进行HCP富集，然后进行原位富集。在LC-MS分析之前进行浓缩和消化。这种方法使得能够检测其他常规流速LC-MS策略中未发现的原料药中的HCP。例如，在NISTmAb中鉴定出的HCP中有28％（71种中的20种）以前没有通过已知方法（例如天然消化技术）发表或鉴定。对于掺有1000 ppm HCP标准品的IgG1蛋白，我们检测到83种HCP，其中61种未经天然消化法鉴定。对于Fc融合蛋白治疗剂，表现出类似的性能改善。我们的方法可以在大多数蛋白质质谱实验室中轻松实施，以支持蛋白质治疗方法的开发。
更新日期：2020-08-04
中文翻译：
使用HILIC富集和蛋白质组学分析增强蛋白质治疗学中宿主细胞蛋白质的检测。
基于液相色谱-质谱（LC-MS）的蛋白质组学方法已被广泛用于鉴定残留的宿主细胞蛋白质（HCP），以支持蛋白质治疗的过程和产物表征。特别地，这些方法可以提供用于检测HCP的通用且无偏见的方法，并且可以生成关于HCP的关键信息，这些信息超出了常规免疫测定所提供的覆盖范围。HCP分析的一个重要技术障碍是生物治疗的巨大背景，这掩盖了HCP的检测和定量。在这项工作中，我们开发了一种方法，该方法依靠亲水相互作用色谱（HILIC）进行HCP富集，然后进行原位富集。在LC-MS分析之前进行浓缩和消化。这种方法使得能够检测其他常规流速LC-MS策略中未发现的原料药中的HCP。例如，在NISTmAb中鉴定出的HCP中有28％（71种中的20种）以前没有通过已知方法（例如天然消化技术）发表或鉴定。对于掺有1000 ppm HCP标准品的IgG1蛋白，我们检测到83种HCP，其中61种未经天然消化法鉴定。对于Fc融合蛋白治疗剂，表现出类似的性能改善。我们的方法可以在大多数蛋白质质谱实验室中轻松实施，以支持蛋白质治疗方法的开发。
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