Reunir todo - Una solución moderna para el análisis de oligonucleótidos

Hace poco asistí a mi séptima reunión de TIDES (el mayor evento de la industria de las terapias con oligonucleótidos y péptidos). Es increíble ver cómo las terapias con oligonucleótidos, las terapias con ARNm y las vacunas han llegado a dominar la agenda.

Me acordé de una entrada de blog que escribí en 2016 después de asistir a mi primera reunión de TIDES: Oligonucleotide Therapeutics on the Rise... Again, 7 de julio de 2016. En su conferencia magistral, el Dr. Muthiah Manoharan, Vicepresidente Senior de Descubrimiento de Fármacos de Alphonse. Vicepresidente de Descubrimiento de Fármacos en Alnylam Pharmaceuticals, proporcionó el contexto en torno al estado actual del desarrollo de fármacos basados en oligonucleótidos haciendo referencia a la "Curva Tecnológica de Gartner", o "Hype Cycle" - un patrón de desarrollo que se produce con muchas nuevas tecnologías en una serie de industrias. Describió cómo el desarrollo terapéutico de los oligonucleótidos se ajusta a este patrón.

En esencia, su mensaje era que, si bien el desarrollo oligoterapéutico había pasado por un período rocoso, con problemas de estabilidad y administración de los fármacos que debían superarse ("El valle de la desilusión"), la industria estaba ahora preparada para entrar en el siguiente segmento de la curva tecnológica: "La pendiente de la iluminación", una época de crecimiento y avance sostenidos.

Mirando ahora estos seis años, ¡qué cierto era su pronóstico!

Afrontar los retos con estabilidad

En la actualidad, los problemas de estabilidad se están resolviendo con nucleósidos modificados químicamente de tercera y cuarta generación, y la administración de fármacos en las células objetivo se está logrando por varios medios diferentes.

Desde los oligonucleótidos conjugados con GalNAc (N-acetilgalactosamina), que facilitan la captación por parte de las células hepáticas, hasta la encapsulación por medio de nanopartículas lipídicas (LNP) adornadas con ligandos específicos para las células, ya no existe incertidumbre sobre si los fármacos basados en ácidos nucleicos pueden administrarse eficazmente en las células objetivo in vivo.

Las múltiples aprobaciones de fármacos en los últimos años, incluidos los primeros medicamentos de interferencia de ARN (ARNi) y las vacunas de ARNm encapsulado en LNP de Moderna y Pfizer/BioNtech, demuestran que pueden hacerlo. Aun así, hay margen de mejora. Siguen existiendo retos importantes: garantizar la identidad y la pureza de estas fórmulas farmacológicas más grandes, complejas y con múltiples componentes es, sin duda, uno de ellos.

Avances en las aguas

Para ello, Waters ha sido durante mucho tiempo líder en el desarrollo de soluciones analíticas para oligonucleótidos con aplicaciones y esfuerzos de desarrollo de productos en todo el flujo de valor analítico; desde nuestras químicas de columna líderes en tecnología y sistemas de cromatografía líquida (LC) hasta nuestras herramientas de espectrometría de masas (MS) adaptadas al propósito y la informática preparada para el cumplimiento.

Resolver los retos analíticos es el núcleo de nuestro ADN y, en lo que respecta al análisis de oligonucleótidos, estamos en un punto en el que podemos reunir los numerosos avances que hemos realizado en todo el flujo de valor analítico en flujos de trabajo completos de principio a fin que realmente ofrecen el mejor rendimiento analítico y la mejor productividad.

Rendimiento de la separación de oligonucleótidos

Desde el punto de vista de las separaciones por cromatografía líquida, nuestras nuevas superficies de alto rendimiento MaxPeak, incluidas en nuestros sistemas ACQUITY Premier y LC, ofrecen un rendimiento de separación sin precedentes para los oligonucleótidos y los ácidos nucleicos en particular, dado que estas moléculas cargadas negativamente tienen una fuerte propensión a adherirse a las superficies metálicas.

Nuevos productos de espectrometría de masas de alta resolución

Desde el punto de vista de la espectrometría de masas, ofrecemos una gama de herramientas de EM adecuadas para el propósito que apoyan todo, desde la caracterización en profundidad hasta el trabajo de monitoreo de rutina y las pruebas de liberación de control de calidad. En particular, nuestra plataforma Xevo G3 QTof de última generación ofrece la resolución de masas, la sensibilidad y la flexibilidad necesarias para caracterizar por completo los productos de oligonucleótidos y las impurezas, y nuestro sistema compacto BioAccord LC-MS con tecnología SmartMS aporta la facilidad de uso y la solidez ideales para la supervisión de las GMP y las aplicaciones de control de calidad en los laboratorios posteriores (desarrollo de formulaciones y procesos, pruebas de estabilidad, liberación de control de calidad), lo que permite a los no expertos en EM generar datos de alta calidad.

Software para acelerar el desarrollo de fármacos

Nuestra plataforma informática waters_connect, preparada para el cumplimiento de la normativa, con aplicaciones integradas que automatizan la adquisición, el procesamiento y la elaboración de informes de datos de LC-MS para una serie de aplicaciones, une estas tecnologías en flujos de trabajo integrales. Con la integridad de los datos y la preparación para el cumplimiento en su núcleo, waters_connect permite una red escalable de sistemas LC-MS de alta resolución que agiliza el despliegue y la validación de métodos en todo el panorama de desarrollo, fabricación y control de calidad. Para saber más sobre la plataforma informática waters_connect, recomiendo la lectura de la siguiente entrada del blog de otro colega de Waters, Rick Boldt, titulada "Connecting Scientists with Next-Generation Informatics", publicada el pasado mes de octubre.

Plataforma informática Waters_connect

En marzo de este año, lanzamos nuestra nueva aplicación waters_connect INTACT Mass, que automatiza la confirmación de masa y el análisis de pureza de proteínas, péptidos y oligonucleótidos para un análisis de muestras más rápido, una mayor confianza en los datos y una mayor productividad. Junto con MaxEnt1, nuestro algoritmo de deconvolución tradicional, incluye el último algoritmo de deconvolución monoisotópica BayesSpray, que mejora la precisión de la masa para moléculas en el rango de 1-15kD, incluidos los oligonucleótidos. La aplicación también incluye una biblioteca de modificaciones personalizable que permite la identificación y anotación automática de impurezas, y también ofrece a los usuarios finales la posibilidad de introducir modelos isotópicos personalizados que pueden mejorar aún más el rendimiento. Para obtener más información, mis colegas Scott Berger y Patrick Boyce publicaron un excelente artículo en su blog en el momento del lanzamiento, titulado: "Automating Intact Mass Deconvolution: It's AboutTime" que describe la aplicación INTACT Mass de forma más completa y sitúa su desarrollo en un contexto histórico.

Y a principios de este mes, en la conferencia de la Sociedad Americana de Espectrometría de Masas (ASMS 2022) celebrada en Minneapolis, MN, nos entusiasmó el lanzamiento de nuestra última plataforma informática waters_connect: CONFIRM Sequence, que automatiza la confirmación de la secuencia de los oligonucleótidos y las impurezas relacionadas, incluyendo la identificación y la ubicación de todas las modificaciones, y que soporta también el mapeo de la secuencia del ARNm.

Nueva aplicación CONFIRM Sequence

Un editor de secuencias integrado permite a los usuarios finales construir secuencias de oligonucleótidos desde cero o importarlas, y un flujo de trabajo intuitivo, basado en menús, facilita la creación y aplicación de métodos de procesamiento automatizados. Dada una secuencia objetivo, la aplicación CONFIRM Sequence genera automáticamente una lista de iones de fragmentos predichos y busca los espectros de masas de alta energía (MS2) para esos iones de fragmentos, anotando todas las coincidencias. La aplicación funciona tanto con datos MS/MS del Xevo G3 QTof, como con datos MS^e del sistema BioAccord, y una vez completado el procesamiento, un "mapa de puntos" visual muestra la secuencia del oligonucleótido y todos los iones de fragmento que se han encontrado junto con el porcentaje de cobertura de la secuencia (véase más abajo). Los enlaces interactivos permiten una inmersión profunda en los espectros de masas de cada punto de datos.

Tanto las aplicaciones INTACT Mass como CONFIRM Sequence son el resultado de un tremendo esfuerzo de equipo por parte de los científicos e ingenieros de desarrollo de software y aplicaciones de Waters, y me gustaría aprovechar esta oportunidad para darles las gracias públicamente por el excelente trabajo que han realizado y siguen realizando.

Juntas, estas nuevas aplicaciones dentro de la plataforma informática waters_connect, junto con las herramientas de LC y MS de las que adquieren datos, representan una solución moderna y escalable para el análisis de oligonucleótidos que estamos seguros de que aportará un valor significativo a nuestros clientes. Sin embargo, puede estar seguro de que no nos detenemos aquí. Seguimos trabajando en nuevos flujos de trabajo basados en aplicaciones (Apps), así como añadiendo nuevas capacidades a las aplicaciones existentes, y en consonancia con nuestra visión a largo plazo y la "estrategia de bioarmonización", lo que estamos ofreciendo hoy es sólo el principio.

Recursos:

Productos y soluciones:

• Sistemas ACQUITY Premier
• Plataforma XEVO G3 QTof

Blog: Conectando a los científicos con la informática de nueva generación

Blog: Automatización de la desconvolución de masas intactas: Ya es hora