Creación de una plataforma de depuración perfecta

La elección de la tecnología adecuada es crucial, por lo que es estupendo que la innovación aclare la decisión

Con Gerard Rosse, Director Asociado de Química Guiada por Estructuras en Dart NeuroScience

Dart NeuroScience es una de las mayores empresas privadas de biotecnología de San Diego, con unos 250 empleados, y tenemos un objetivo interesante: la memoria. Más concretamente, nuestro objetivo es desarrollar nuevas tecnologías y terapias que puedan mantener o mejorar la función de la memoria y la vitalidad cognitiva.

Gran parte de nuestras investigaciones se basan en el trabajo de Tim Tully, que fue profesor y jefe de la División de Neurogenética del Laboratorio Cold Spring Harbor de Nueva York antes de fundar Dart NeuroScience; ahora es nuestro vicepresidente ejecutivo de I+D y director científico. En resumen, Tully descubrió el importante papel que desempeña el gen CREB en la formación de la memoria a largo plazo; nuestros compuestos objetivo pretenden modular esa vía CREB.

Conservación de una colección compuesta

He trabajado en la industria farmacéutica durante más de 15 años, empezando por Hoffmann-La Roche en Suiza antes de trasladarme a Estados Unidos para trabajar en Sanofi-Aventis y luego en Cephalon/Teva. Me incorporé a Dart NeuroScience en 2011 para ayudar a crear el departamento de química guiada por estructuras, un componente esencial de nuestro ambicioso programa.

Mi grupo tiene una misión muy específica: desarrollar tecnologías y químicas novedosas para crear una colección de compuestos propia y prospectiva diseñada a partir de las características de la superficie 3D de las proteínas. Cuando me incorporé a la empresa, mi primer trabajo fue construir una plataforma tecnológica para la síntesis, purificación y análisis automatizados de compuestos. Nuestro objetivo es añadir 90.000 compuestos a la colección cada año, así que se trata de un proyecto a gran escala con numerosos retos. Nuestro laboratorio parece algo intermedio entre una planta de fabricación y un típico laboratorio de investigación...

Añadir 90.000 nuevos candidatos a nuestra colección de compuestos cada año es un reto.

Para cada compuesto, comenzamos con la información estructural proporcionada por el equipo de diseño químico y desarrollamos la química para sintetizar una serie de compuestos. Una vez finalizada la fase de desarrollo de la síntesis, se pasa al equipo de síntesis de la biblioteca, que no sólo sintetiza el compuesto sino que también realiza un control de calidad preliminar para orientar la purificación.

A continuación, el equipo de purificación y separación lleva a cabo todos los pasos de purificación necesarios y realiza un último paso de control de calidad antes de que el compuesto puro (normalmente unos 13 mg) se añada a nuestra colección de compuestos. En ese momento, los compuestos están disponibles para ensayos biológicos o proyectos de cribado de alto rendimiento.

Definir la "adecuación a los fines

Está claro que la purificación y las pruebas de control de calidad son pasos críticos de todo el proceso. Y el uso de las herramientas analíticas adecuadas es fundamental. Justo al principio, como he señalado antes, realizamos un control de calidad preliminar de todos los compuestos crudos. Basándose en esos resultados, nuestros analistas -mediante un flujo de trabajo semiautomatizado- confirman qué compuesto será el centro del proceso de purificación.

Después de la purificación, se realiza otro paso de control de calidad cuando el compuesto se transfiere de los tubos de fracciones al vial corporativo, donde se almacena en una solución madre de DMSO. Aquí, un último paso de control de calidad proporciona los datos que se vinculan al compuesto en la biblioteca.

Nuestra plataforma se compone de un 75% de SFC y un 25% de (HP)LC. La SFC es nuestro método predominante porque es más rápido y más rentable; en la purificación, hemos descubierto que la SFC permite secar las fracciones agrupadas unas 10 veces más rápido que la HPLC y reduce el uso de disolventes y los residuos en un tercio - puede leer más aquí.

La introducción de ACQUITY UPC2 supuso un cambio de juego para nosotros, ya que nos permite apoyar analíticamente la purificación SFC. Todos nuestros instrumentos de separación cuentan con espectrometría de masas, que utilizamos para complementar la detección por UV y por dispersión de luz evaporativa (ELSD).

Nuestros sistemas de EM son una mezcla de antiguos instrumentos de cuadrupolo único, como el SQD y el SQD2, y varios detectores de masas ACQUITY QDa más recientes. 14 En términos de rendimiento y reproducibilidad, los detectores SQ y ACQUITY QDa son comparables. Y ambos detectores son totalmente compatibles con nuestras técnicas de UPLC y SFC, lo cual es claramente esencial.

Utilizamos el ACQUITY QDa con nuestro sistema Waters Prep 100q SFC -un sistema de recogida en lecho abierto dirigido por MS- y en nuestras plataformas analíticas ACQUITY UPLC y UPC2, lo que nos da confianza en toda la plataforma.

Detección de masas para los pragmáticos

Francamente, llevo muchos años esperando un detector de masas como el ACQUITY QDa. De hecho, he pedido abiertamente a varios proveedores: "¿Podrían hacer algo más pequeño, más barato y más fácil de usar?".

Para nuestra aplicación, simplemente no necesitamos toda la capacidad de los sistemas de EM avanzados, así que me alegré mucho cuando el detector QDa salió al mercado. Casi inmediatamente, probamos su capacidad, comprobamos que satisfacía nuestras necesidades e invertimos.

Lo más importante es que el ACQUITY QDa es capaz de realizar una autocalibración y una verificación de resolución automatizada; con sólo pulsar un botón, el instrumento se pone rápidamente en marcha y nos asegura la reproducibilidad de los datos. Esto supone una gran diferencia para el usuario: hay pocos parámetros que deban definirse, lo que hace que la espectrometría de masas sea mucho más sencilla. Además, si hay que formar a un nuevo científico, la formación es escasa.

Los cromatógrafos que hayan dudado en utilizar la detección de masas en el pasado probablemente deberían volver a considerar esta opción. Realizamos miles de purificaciones y análisis cada mes -todos los instrumentos funcionan las 24 horas del día-, por lo que el mantenimiento es siempre una preocupación fundamental. Llevamos todo al límite; ¡supongo que somos el laboratorio perfecto para las pruebas de robustez de los instrumentos! Afortunadamente, el ACQUITY QDa requiere muy poco mantenimiento; hay muy pocas piezas que deban cambiarse - pero, para las que sí, el trabajo es prácticamente infalible.

Un par de puntos pragmáticos: en primer lugar, el ACQUITY QDa puede funcionar con un suministro de 110 voltios (especialmente importante aquí en Estados Unidos). Puede parecer algo trivial pero, con otros sistemas, poner líneas adicionales de mayor voltaje es otro coste añadido a la infraestructura. El QDa simplemente se conecta a un enchufe normal, lo cual es muy conveniente. También añadiré que es sorprendentemente silencioso, lo que no debe tomarse a la ligera: un buen diseño de laboratorio debe tener siempre en cuenta el factor ruido.

Todos los factores mencionados se sumaron a una importante realidad para el equipo de Dart NeuroScience:

[bctt tweet="Es muy fácil construir un caso de negocio para invertir en ACQUITY QDa #massdetection" username="WatersCorp"]

De hecho, si el ACQUITY QDa hubiera estado disponible cuando construimos nuestras primeras plataformas de purificación y análisis, no habría dudado en utilizar los sistemas ACQUITY QDa en todo momento, tal vez algunos con la bomba de alto rendimiento para una mayor flexibilidad en términos de sensibilidad.

Para aplicaciones generales, especialmente en el análisis de moléculas pequeñas, el ACQUITY QDa es el instrumento de detección de masas del futuro. Por mi parte, acojo con satisfacción el enfoque que Waters ha adoptado con el ACQUITY QDa para toda nuestra plataforma. La SFC ha visto algunos avances importantes en los últimos años, varios de ellos por parte de Waters, y espero que sigan innovando en este ámbito.

Hacer que toda la instrumentación sea robusta, de bajo mantenimiento y más accesible a un grupo más amplio de usuarios sólo puede ser algo bueno cuando se trata de nuestro tipo de flujo de trabajo. El detector ACQUITY QDa es un gran paso adelante en este sentido y podría revolucionar la química analítica -y el uso de la EM- en muchos laboratorios.

Gerard Rosse es director asociado de química guiada por estructuras en Dart NeuroScience, San Diego, California, Estados Unidos.

Este contenido fue producido y publicado originalmente por The Analytical Scientist para Waters: Mass Data Made Simple. 

Más información:

• Lea el estudio de caso: En la construcción de un nuevo laboratorio, Dart NeuroScience se mantiene a la vanguardia de la tecnología al tiempo que reduce los residuos y mejora la eficiencia
• Vea cómo el ACQUITY QDa puede convertirle en el héroe de su laboratorio analítico
• Libro blanco: Cambiando el panorama de la detección de masas en el laboratorio de cromatografía
• Libro blanco: Integración perfecta de la detección de masas en el flujo de trabajo cromatográfico UV
• Datos masivos simplificados, The Analytical Scientist (enero de 2017)