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ADC药物DAR值分析的主要技术

发布时间: 2022-06-27 14:01 来源:丹纳赫生命科学

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抗体偶联药物(antibody-drug conjugate,ADC)是一类通过特定的连接子将靶向单克隆抗体与高杀伤性的细胞毒性小分子药物偶联起来的生物药,以单克隆抗体为载体将小分子细胞毒性药物高效地运输至目标肿瘤细胞中,起到治疗的目的。

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ADC药物的结构和特点

(Lancet Oncol. 2016 Jun; 17(6): e254–e262.)

近年来,随着新的连接子、小分子毒素、抗体以及靶点发现技术的不断更新,ADC药物也发展迅速,仅2019年一年,FDA就批准了三款ADC药物,荣昌生物的国产ADC维迪西妥单抗也在2021年6月获NMPA批准上市。目前, 全球有100多项ADC药物相关的临床试验正在进行。

小分子毒素抗体比DAR(drug-to-antibody ratio)是ADC药物独特的重要质量属性,它代表抗体偶联小分子毒性药物的平均数量,较低的DAR会降低ADC的效力,但过高的DAR又会影响ADC分析的药代动力学和毒性,普遍认为DAR在2-4之间是ADC药物的最优选。而偶联方式是影响DAR的重要因素,只有选择合适的偶联技术,才能让ADC的毒素均一稳定地连接在抗体上。

目前主要有三种偶联方式:1) 通过暴露在抗体表面的赖氨酸, 2) 还原链间二硫键的半胱氨酸, 3) 定点偶联技术来进行偶联。其中赖氨酸偶联的位点较多,每个抗体上可以挂0~8个小分子毒素,导致每一批次的ADC产品异质性较大。而半胱氨酸偶联,由于二硫键的位置是固定的,所以偶联位置也相对可控,但是其链接小分子毒素的个数取决于二硫键的还原程度。当4条链间二硫键均被完全还原时,能携带8个毒素;当它被部分还原时,则可能生成DAR为2、4、6、8的产物,半胱氨酸偶联产物较赖氨酸,其均一性已经显著提高。定点偶联主要是使用生物技术人为地在单抗上引入链接位点。随着ADC偶联方式的进步,ADC药物抗体比不均的问题也被逐步改善。

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半胱氨酸偶联的ADC药物DAR分布(光谱网)

药物偶联的程度会影响ADC药物的稳定性和聚集倾向,所以,DAR值是进行ADC药物分析的关键质量属性,是ADC药物研发过程重要的质控环节。色谱和质谱是检测DAR值的两种常用方法。丹纳赫生命科学旗下艾杰尔-飞诺美bioZen系列色谱柱,可以出色地完成ADC药物的分离表征。

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艾杰尔-飞诺美色谱柱

对曲妥珠单抗mc-MMAF半胱氨酸偶联物的液相色谱检测

色谱柱:bioZen Intact XB-C8, 3.6 µm

规格:150 x 2.1 mm

流动相A:0.1 % TFA 水溶液

流动相B:01 % TFA in ACN

流速:0.4mL/min

梯度:28-34 %B in 1-4 minutes ;

          34-65% B in 4-10 minutes

检测器:LC-UV(280nm)

温度:80℃

样品:曲妥单抗mcMMAF半胱氨酸偶联物来源于ADC Biotechnology LTD

以上图谱通过裸抗(黑色峰图)及链接小分子抗体(蓝色峰图)的对比分析,推断轻、重链上链接小分子的个数,再根据峰面积计算DAR值。该条件使用的bioZen 3.6 µm XB-C8 色谱柱,采用核壳技术,改善了蛋白的回收率,并且能够耐受90度的高温,维持结果稳定性。与传统的不锈钢硬件相比,艾杰尔-飞诺美的bioZen系列色谱柱在壳上链接了丁基固定相,可大幅减少次级相互作用、残留和其他回收问题,并降低预平衡时间,避免干扰蛋白质或肽的完整性。

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艾杰尔-飞诺美 bioZen3.6 µm XB-C8 柱子结构及特点

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艾杰尔-飞诺美Biozen色谱柱

对曲妥珠单抗不同偶联小分子毒素的HPLC表征

采用丹纳赫生命科学旗下SCIEX的高分辨质谱,还可以根据ADC药物的分子量对DAR值进行分析。对于赖氨酸偶联的ADC药物,采用反向色谱法进行分离,进入质谱得到抗体的多电荷信号后,结合软件去卷积对分子量进行分析,从而鉴定链接小分子的个数。

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SCIEX 高分辨质谱ZenoTOF™ 7600系统

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赖氨酸偶联的ADC药物质谱检测图谱

SCIEX 高分辨质谱ZenoTOF™ 7600系统可以精确地检测ADC的分子量,软件分析显示实际检测的分子量数值与理论数值平均误差小于2 Da。采用BiopharmaView软件根据链接小分子图谱的峰面积及载药负荷能够方便快捷地计算ADC药物的DAR值。

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BiopharmaView 软件对ADC的分子量进行计算

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BiopharmaView 软件对ADC的DAR值进行计算

同时,对于半胱氨酸偶联的ADC药物,可以采用非变性的模式进行分子量的检测,从而分析DAR值。

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半胱氨酸偶联的ADC药物质谱检测图谱

对于ADC药物的开发而言,如何依据药物的偶联方式及目标属性去选择合适的质量控制方法、质量控制项目与性质合适的耗材,是助力药物从理论设计走向实验室制备的重要环节。丹纳赫生命科学提供的两种ADC药物DAR值分析方法,不仅能给用户提供不同的选择,还能帮助用户进行不同方法的相互验证,确保结果的准确性。





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