Le rôle croissant de la spectroscopie de masse pour la cartographie des peptides dans les essais de surveillance multi-attributs

L'adoption de tests MAM à base de cartes peptidiques peut apporter des gains d'efficacité dans le suivi des biothérapies lors de la caractérisation et du développement avancé - et ils peuvent rationaliser le transfert de méthodes pour un déploiement mondial du CQ.

Les laboratoires biopharmaceutiques étudient comment utiliser la surveillance multi-attributs (MAM) et les tests LC-MS pour surveiller les attributs de qualité critiques (AQC) des produits biologiques pendant le développement du médicament. Les tests MAM offrent la promesse de détecter et de mesurer simultanément plusieurs CQA, ce qui peut rationaliser les flux de travail analytiques qui se déroulaient auparavant dans des processus parallèles et chronophages.

Deux approches MAM pour l'analyse biothérapeutique sont couramment mises en œuvre aujourd'hui :

• Analyse de la masse des sous-unités d'anticorps monoclonaux (mAb)
• Analyse de peptides à partir d'une digestion de protéines - un flux de travail de cartographie peptidique

J'ai déjà parlé des avantages du déploiement des tests MAM de masse des protéines sous-unitaires pour obtenir un débit plus élevé, simplifier les processus opérationnels et assurer la robustesse des tests. Cependant, les tests MAM de masse de sous-unités peuvent être limités dans leur capacité à surveiller les petits changements de masse tels que les désamidations, et ils sont incapables de générer des informations spécifiques au site lorsque plusieurs modifications sont localisées sur le même fragment de sous-unité.

Pour ces situations, les analyses basées sur les peptides sont considérées comme des flux de travail complémentaires.

Les cartes peptidiques constituent un test d'identité fiable pour la mise en circulation des produits CQ

Les méthodes de cartographie peptidique par spectrométrie de masse à haute résolution et par LC-QTof MS sont indispensables pour la caractérisation approfondie des protéines lors du développement de produits biothérapeutiques, tandis que la détection optique est largement utilisée pour les tests d'identité de cartographie peptidique lors de la libération des produits CQ. Récemment, des méthodes de cartographie peptidique LC-UV-MS ont également été développées pour les tests d'identité de libération des produits, en tirant parti de la sélectivité et de la spécificité offertes par la détection MS.

Dans un article de l'American Pharmaceutical Review auquel j'ai fait référence pour l'analyse de la MAM des sous-unités1, les chercheurs de Roche ont également fait part de leur succès dans l'utilisation d'un test de libération d'identité par cartographie peptidique LC-MS pour l'interféron alpha-2a pégylé depuis 2002.

Récemment, des chercheurs chinois ont établi un test d'identité validé pour les anticorps monoclonaux biothérapeutiques à l'aide d'un système UPLC-TUV ACQUITY de Waters et d'un détecteur QDa ACQUITY, exécuté avec le logiciel de données chromatographiques Empower 3, prêt à être mis en conformité2.² Dans cette étude, huit peptides de région de domaine complémentaire (CDR) ont été contrôlés et utilisés pour établir un profil de signature CDR capable d'identifier de manière unique chaque produit parmi 11 anticorps monoclonaux (mAbs) produits sur ce site de fabrication. Pour l'avenir, les auteurs prévoient que cette méthode de cartographie peptidique simple, rentable et robuste sera déployée comme un test de contrôle de qualité de routine.

Surveillance quantitative directe de plusieurs attributs de qualité du produit

Le principal avantage de l'approche MAM de cartographie peptidique est qu'elle permet une évaluation directe et spécifique au site des attributs de qualité du produit, ce qui a suscité un intérêt considérable au cours des dernières années. Voici d'autres exemples de son application :

• Amgen a été pionnier dans le déploiement d'une méthodologie multi-attributs de cartographie peptidique pour rationaliser le développement des biothérapies et les tests CQ. Dans une publication de 2015, les chercheurs d'Amgen ont décrit leurs efforts pour surveiller de multiples attributs de produits pour la caractérisation et le développement de processus en utilisant l'analyse MS1 à haute résolution, et ont partagé leur vision d'un flux de travail de méthodologie multi-attributs qui peut réduire considérablement le nombre d'essais nécessaires pendant le développement de processus et le contrôle de qualité.³
• De même, Roche Diagnostics a publié un article sur une approche MAM des peptides pour la préparation d'échantillons à haut débit, ainsi qu'une analyse LC-MS pour la quantification de la déamidation, de l'isomérisation, de l'oxydation et de la glycosylation.⁴

Dans les deux études, des résultats comparables ont été obtenus en utilisant une méthode de cartographie peptidique MAM par rapport aux tests de détection optique conventionnels.

Cependant, la cartographie peptidique MAM à l'aide des spectromètres de masse et des outils informatiques très complexes de niveau recherche démontrés dans ces études pourrait être assez difficile à déployer par les laboratoires réglementés de développement tardif et de CQ.

Déploiement d'une méthode de plateforme MAM de cartographie peptidique respectueuse du CQ

Dans une récente enquête interne auprès de scientifiques biopharmaceutiques, près de 70 % des répondants ont indiqué qu'ils s'attendaient à voir une augmentation significative de l'utilisation de la SM dans le développement et le CQ réglementés à l'avenir. Cependant, ils constatent également que les plus grands défis à relever pour que cette technologie soit largement adoptée consistent à surmonter les coûts élevés et la complexité de l'exploitation et de la maintenance de ces outils avancés dans des environnements de laboratoire réglementés, et à garantir des performances constantes et solides - ainsi qu'à assurer l'intégrité des données et la conformité.

Dans un article de 2017 sur les MAbs revu par des pairs, des scientifiques d'AstraZeneca/MedImmune ont partagé leur succès dans le développement et la qualification d'une méthode MAM conviviale pour le CQ qui utilise le détecteur de masse QDa de Waters ACQUITY, conformément à la directive Q2R15 de l'ICH, et l'ont mise en œuvre pour soutenir la surveillance de routine dans le développement de processus en aval. Dans leur étude, leur système UPLC-TUV-MS, exploité sous le logiciel Empower 3, a permis d'automatiser l'acquisition, le traitement et le rapport des données.

Dans l'article, les auteurs d'AstraZeneca/MedImmune commentent : "Par rapport aux spectromètres de masse traditionnels haut de gamme, le QDa [d'ACQUITY] est rentable et très facile à utiliser et à entretenir."

De nombreuses entreprises biopharmaceutiques s'efforcent de développer des solutions de plates-formes analytiques qui prennent en charge les analyses biopharmaceutiques de routine et qui peuvent transcender les silos traditionnels de la chaîne de découverte, de développement et de fabrication/QC. À ce titre, le déploiement adapté, la facilité d'utilisation et la conformité sont autant de facteurs qui doivent être pris en compte dès le début de l'adoption de méthodes de surveillance multi-attributs.

Ce sont tous des attributs importants que Waters prend en compte dans le développement de technologies analytiques, comme les mini-systèmes LC-MS, qui peuvent être utilisés pour contrôler efficacement les peptides, que vous travailliez dans le développement biologique ou le CQ.

Le dernier article de cette série traitera des possibilités offertes par la SEP aux laboratoires réglementés qui souhaitent utiliser les tests MAM.

Consultez mes autres articles sur les laboratoires biopharmaceutiques utilisant les méthodes MAM :

• De la caractérisation au développement tardif, à la fabrication et au contrôle qualité : Le rôle croissant de la spectrométrie de masse dans les biothérapies
• Surveillance multi-attributs : Le rôle grandissant de la spectrométrie de masse dans l'analyse des sous-unités des AcM

Références :

1. Haberger et. al. Application de la spectrométrie de masse à ionisation par électronébulisation dans un laboratoire de contrôle de la qualité. Am Pharm Review. 2016, 19(5).
2. Zhang et al. Développement et validation d'une méthode de cartographie peptidique pour la caractérisation de l'Adalimumab avec un détecteur QDa. Chromatographia 2016, 79(7), 395-403.
3. Rogers et al. Development of a quantitative mass spectrometry multi-attribute method for characterization, quality control testing and disposition of biologics. MAbs. 2015, 7(5),881-90.
4. Bomans et al. Multi-attribute monitoring of antibody modifications by semi-automated liquid chromatography mass spectrometry peptide mapping. American Pharm. Review, 2016, 16-21.
5. Xu et al. A Quadrupole Dalton-based multi-attribute method for product characterization, process development, and quality control of therapeutic proteins. MAbs. 2017, 9(7),1186-1196.

Ressources supplémentaires :

1. Repassez notre webinaire à la demande pour écouter les scientifiques biopharmaceutiques de Waters, Jing Fang et Robert Birdsall : "Surveillance des attributs du produit et du processus dans le développement biopharmaceutique et le CQ".
2. Lisez les notes d'application sur la façon d'utiliser la mini LC-MS et la détection de masse avec le détecteur ACQUITY QDa pour le suivi des peptides et des glycanes.