Construire une plateforme de purification parfaite

Le choix de la bonne technologie est crucial. C'est pourquoi il est bon que l'innovation rende la décision claire et nette.

Avec Gerard Rosse, directeur associé, Chimie guidée par la structure chez Dart NeuroScience

Dart NeuroScience est l'une des plus grandes entreprises privées de biotechnologie de San Diego, avec environ 250 employés, et nous avons un objectif intéressant : la mémoire. Plus précisément, notre objectif est de développer de nouvelles technologies et thérapies susceptibles de maintenir ou d'améliorer la fonction de mémoire et la vitalité cognitive.

Une grande partie de nos recherches s'appuie sur les travaux de Tim Tully, qui était professeur et chef de la division de neurogénétique au Cold Spring Harbor Laboratory de New York avant de fonder Dart NeuroScience - il est aujourd'hui notre vice-président exécutif de la R&D et notre directeur scientifique. En bref, Tully a découvert le rôle important que joue le gène CREB dans la formation de la mémoire à long terme ; nos composés cibles visent à moduler cette voie CREB.

Conservation d'une collection composée

Je travaille dans l'industrie pharmaceutique depuis plus de 15 ans - j'ai commencé chez Hoffmann-La Roche en Suisse avant de m'installer aux États-Unis pour rejoindre Sanofi-Aventis, puis Cephalon/Teva. J'ai rejoint Dart NeuroScience en 2011 pour contribuer à la mise en place du département de chimie guidée par la structure - une composante essentielle de notre ambitieux programme.

Mon groupe a une mission très spécifique : développer de nouvelles technologies et de nouveaux produits chimiques pour créer une collection de composés exclusive et prospective conçue à partir des caractéristiques de surface 3D des protéines. Lorsque j'ai rejoint l'entreprise, ma première tâche a été de construire une plateforme technologique pour la synthèse, la purification et l'analyse automatisées des composés. Notre objectif est d'ajouter 90 000 composés à la collection chaque année. Il s'agit donc d'un projet de grande envergure qui comporte de nombreux défis. Notre laboratoire ressemble à quelque chose entre une usine de fabrication et un laboratoire de recherche typique...

Ajouter 90 000 nouveaux candidats à notre collection de composés chaque année est un défi.

Pour chaque composé, nous commençons par les informations structurelles fournies par l'équipe de conception chimique et développons la chimie pour synthétiser un ensemble de composés. Lorsque la phase de développement de la synthèse est terminée, elle est transmise à l'équipe de synthèse de la bibliothèque, qui non seulement synthétise le composé mais effectue également un contrôle de qualité préliminaire pour guider la purification.

Ensuite, l'équipe de purification et de séparation effectue toutes les étapes de purification nécessaires et réalise un contrôle de qualité final avant que le composé pur (généralement environ 13 mg) ne soit ajouté à notre collection de composés. À ce stade, les composés sont disponibles pour des tests biologiques ou des projets de criblage à haut débit.

Définition de l'aptitude à l'emploi

Il est clair que la purification et les tests CQ sont des étapes critiques de l'ensemble du processus. Et l'utilisation des bons outils analytiques est essentielle. Dès le début, comme je l'ai indiqué précédemment, nous effectuons un CQ préliminaire sur l'ensemble des composés bruts. Sur la base de ces résultats, nos analystes - par le biais d'un flux de travail semi-automatisé - confirment quel composé fera l'objet du processus de purification.

Après la purification, une autre étape de CQ est effectuée lorsque le composé est transféré des tubes de fractionnement vers le flacon d'entreprise, où il est stocké dans une solution mère de DMSO. Ici, une dernière étape de CQ fournit les données qui sont liées au composé dans la bibliothèque.

Notre plateforme est composée d'environ 75% de SFC et 25% de (HP)LC. La SFC est notre méthode prédominante parce qu'elle est plus rapide et plus rentable ; en matière de purification, nous avons constaté que la SFC permet de sécher des fractions groupées environ 10 fois plus vite que la HPLC et réduit d'un tiers l'utilisation de solvants et les déchets - vous pouvez en savoir plus ici.

L'introduction de l'ACQUITY UPC2 a changé la donne pour nous, car elle nous permet de soutenir analytiquement la purification SFC. Tous nos instruments de séparation sont couplés à la spectrométrie de masse, que nous utilisons pour compléter la détection par UV et par diffusion de la lumière par évaporation (ELSD).

Nos systèmes de SM sont un mélange d'anciens instruments mono-quadrupolaires, comme le SQD et le SQD2, et de plusieurs détecteurs de masse ACQUITY QDa plus récents. 14 En termes de performance et de reproductibilité, les détecteurs SQ et ACQUITY QDa sont comparables. Et les deux détecteurs sont entièrement compatibles avec nos techniques UPLC et SFC, ce qui est clairement essentiel.

Nous utilisons l'ACQUITY QDa avec notre système SFC Waters Prep 100q - un système de collecte à lit ouvert orienté MS - et dans nos plateformes analytiques ACQUITY UPLC et UPC2, ce qui nous donne confiance dans l'ensemble de la plateforme.

La détection de masse pour les pragmatiques

Franchement, cela fait des années que j'attends un détecteur de masse comme le QDa d'ACQUITY. En fait, j'ai ouvertement demandé à plusieurs fournisseurs : "Pourriez-vous, s'il vous plaît, faire quelque chose de plus petit, moins cher et plus facile à utiliser ?".

Pour notre application, nous n'avons tout simplement pas besoin de toutes les capacités des systèmes MS avancés, et j'ai donc été très heureux lorsque le détecteur QDa est arrivé sur le marché. Nous avons presque immédiatement testé ses capacités, constaté qu'il répondait à nos besoins et investi.

Il est important de noter que l'ACQUITY QDa est capable d'effectuer un étalonnage automatique et une vérification automatisée de la résolution ; en appuyant sur un bouton, l'instrument est rapidement opérationnel et nous sommes assurés de la reproductibilité des données. C'est une différence majeure pour l'utilisateur - il y a peu de paramètres à définir, ce qui rend la spectrométrie de masse beaucoup plus simple. Et si vous devez former un nouveau scientifique, il y a peu de formation à faire.

Les chromatographes qui ont peut-être hésité à utiliser la détection de masse dans le passé devraient probablement revoir cette option. Nous effectuons des milliers de purifications et d'analyses chaque mois - tous les instruments fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 - et la maintenance est donc toujours une préoccupation majeure. Nous poussons tout à la limite ; je suppose que nous sommes le laboratoire idéal pour les tests de robustesse des instruments ! Heureusement, le QDa d'ACQUITY ne nécessite que très peu d'entretien ; il y a très peu de pièces qui doivent être changées - mais, pour celles qui doivent l'être, le travail est pratiquement infaillible.

Quelques points pragmatiques : tout d'abord, l'ACQUITY QDa peut fonctionner sur une alimentation de 110 volts (particulièrement important ici aux États-Unis). Cela peut sembler anodin mais, avec d'autres systèmes, l'installation de lignes supplémentaires à plus haute tension représente un coût supplémentaire pour l'infrastructure. Le QDa se branche simplement sur une prise de courant ordinaire, ce qui est très pratique. J'ajouterai également qu'il est étonnamment silencieux, ce qui ne doit pas être pris à la légère - une bonne conception de laboratoire doit toujours tenir compte du facteur bruit.

Tous les facteurs susmentionnés se sont ajoutés à une réalité importante pour l'équipe de Dart NeuroScience :

[bctt tweet="Il est très facile d'établir un dossier commercial pour investir dans ACQUITY QDa #massdetection" username="WatersCorp"]

En effet, si l'ACQUITY QDa avait été disponible lorsque nous avons construit nos premières plates-formes de purification et d'analyse, je n'aurais eu aucune hésitation à utiliser des systèmes ACQUITY QDa partout - peut-être quelques-uns avec la pompe haute performance pour plus de flexibilité en termes de sensibilité.

Pour les applications générales, notamment l'analyse des petites molécules, l'ACQUITY QDa est l'instrument de détection de masse de l'avenir. Pour ma part, je me réjouis de l'approche adoptée par Waters avec l'ACQUITY QDa pour l'ensemble de notre plate-forme. Ces dernières années, la SFC a connu de sérieuses avancées, dont plusieurs de la part de Waters, et j'espère qu'ils continueront à innover dans ce domaine.

Rendre tous les instruments robustes, nécessitant peu de maintenance et plus accessibles à un plus grand nombre d'utilisateurs ne peut être qu'une bonne chose lorsqu'il s'agit de notre type de flux de travail. Le détecteur QDa d'ACQUITY constitue un énorme pas en avant à cet égard et pourrait bien révolutionner la chimie analytique - et l'utilisation de la SM - dans de nombreux laboratoires.

Gerard Rosse est le directeur associé de la chimie guidée par la structure chez Dart NeuroScience, à San Diego, en Californie, aux États-Unis.

Ce contenu a été initialement produit et publié par The Analytical Scientist pour Waters : Mass Data Made Simple. 

Plus d'informations :

• Lire l'étude de cas : En construisant un nouveau laboratoire, Dart NeuroScience reste à la pointe de la technologie tout en réduisant les déchets et en améliorant l'efficacité.
• Découvrez comment le QDa d'ACQUITY peut faire de vous le héros de votre laboratoire d'analyse.
• Livre blanc : Changer le paysage de la détection de masse dans le laboratoire de chromatographie
• Livre blanc : Intégration transparente de la détection de masse dans le flux de travail de la chromatographie UV
• Les données de masse rendues simples, The Analytical Scientist (janvier 2017).