抗体偶联药物表征

本研究使用新型反相色谱柱来解决这些问题，以期改善抗体偶联药物的表征分析。在此之前，已有研究表明,抗体偶联药物因含有疏水性极强的Fd' 亚基(负载数为3)而更加难以进行有效分析。

抗体药物偶联物 (ADC) 是通过赖氨酸或半胱氨酸残基共价结合细胞毒性药物的单克隆抗体。抗体通过结合疾病状态（如癌症）相关细胞表面的表位，可使给药具有特异性。ADC 到达其靶标后即释放出结合的药物，以在局部创造一个高浓度的细胞毒性药物环境。ADC 具备提高药效并降低副作用的潜力，因此其市场份额逐渐增加。偶联化学的特性决定了 ADC 本质上是载药量不同的抗体混合物。由于药物/抗体比率 (DAR) 能够显著影响 ADC 效果，因此 DAR 是衡量 ADC 质量的重要属性；低载药量会降低效力，而高载药量则会对药代动力学产生负面影响。本研究描述了使用先进液相色谱/质谱联用技术与简单易用的数据分析软件测定完整/还原态赖氨酸偶联 ADC 的 DAR。

抗体药物偶联物 (ADC) 是制药公司药物开发途径中快速发展的一类新型生物治疗药物。ADC的制备方法是通过化学方法将具有生物活性的小分子药物与单克隆抗体相连。ADC 通过结合高效细胞毒性药物与靶标特异性抗体将细胞毒性药物直接送达病变组织，同时限制药物在非目标组织中的毒性。药物/抗体比率 (DAR) 是抗体所连接药物数量的平均值，它是 ADC 的重要属性。由于低载药量会降低效力，而高载药量则会对药代动力学 (PK) 和毒性产生负面影响，因此 DAR 值能够对药效产生影响。目前的偶联化学方法有赖氨酸侧链酰胺化或半胱氨酸链间二硫键还原，载药量通常为 0 ~ 8 个药物分子 (D0 ~ D8)/抗体。

抗体药物偶联物 (ADCs) 是一类快速增长的生物治疗药物。在生产过程中，需要监测ADCs 的关键质量属性 (CQAs)，例如药物/抗体比率 (DAR) 和聚集体。本应用简报展示了 Agilent Cary 3500 紫外-可见多池分光光度计在分析 ADCs 的 DAR 和聚集指数方面的功能优势，以及在多种温度下同步测量多个样品的独特功能。Cary 3500 紫外-可见分光光度计凭借软件中的自定义方程功能、简单的方法和准确的温度控制，能够轻松、可靠地测定 DAR 和聚集指数。

结合了单克隆抗体 (mAb) 特异性与细胞毒性分子效能的抗体药物偶联物 (ADC) 已获得了越来越多的关注，它作为一种极具前景的方法可用于实现选择性更强的癌症治疗。由于潜在药物结合位点众多且在这些位点中的占位形式多样，因此 ADC 与未修饰的生物治疗抗体相比具有更高复杂性与异质性。为获得 ADC 分子的完全表征，本研究进行肽谱分析实验以获得关于 ADC 结合位点的详细位点特异性信息。本应用简报介绍了结合采用 Agilent AssayMAP Bravo 样品前处理平台的自动化蛋白质酶解、采用高分辨率精确质量数 Agilent 6550 iFunnel Q-TOF 系统的 LC/MS 分析以及 Agilent BioConfirm 软件的 ADC 肽谱分析工作流程。T-DM1 获得的序列覆盖率为 98.7%。采用药物偶联物可鉴定出 29 个以上的赖氨酸位点。

抗体偶联药物（ADC）功能分析作为抗体研发极为关键的环节，涉及如药理药效评估的内化作用检测，细胞毒增强（ADCP效应激活吞噬作用）检测，3D细胞模型评估等多方位检测及评价，赛默飞抗体药研发功能检测全流程解决方案平台可以提供从细胞活性，增殖，毒理，表达等包括成像及流式检测评估到蛋白高通量检测的一系列完整研究平台。

体积排阻色谱 (SEC) 是表征生物治疗蛋白质体积异构体的一种常用技术。本应用简报比较了不同供应商的 2 μm 和亚 2 μm SEC 色谱柱对单克隆抗体 (mAb) 和抗体药物偶联物 (ADC) 的 SEC 分析。Agilent AdvanceBio SEC 200 Å 1.9 μm 色谱柱对实现mAb 和 ADC 的高分离度分离具有独特的优势。

本文以半胱氨酸连接的抗体药物偶联物 (Antibody-Drug Conjugate, ADC) 为研究对象，使用连接 PLRP-S 反相液相色谱柱的 Agilent 1290 Infinity II 液相色谱系统分离还原的轻链、重链和相对应连接药物的轻重链，并通过 Agilent 6530 高分辨率四极杆飞行时间 (Q-TOF) 液质联用系统对各个色谱峰进行鉴定。通过积分处理紫外吸收图谱中各轻重链的峰面积百分比，结合各个峰的偶联药物数目，计算ADC的加权平均药物/抗体比率 (Drug to Antibody Ratio, DAR)。同时使用了安捷伦DAR 计算器 (Agilent DARCalculator)对质谱解卷积结果进行 DAR 值计算，所得结果与紫外吸收图谱计算所得结果相同。

本文以半胱氨酸连接的抗体药物偶联物 (Antibody-Drug Conjugate, ADC) 为研究对象，使用连接 PLRP-S 反相液相色谱柱的 Agilent 1290 Infinity II 液相色谱系统分离还原的轻链、重链和相对应连接药物的轻重链，并通过 Agilent 6530 高分辨率四极杆飞行时间 (Q-TOF) 液质联用系统对各个色谱峰进行鉴定。通过积分处理紫外吸收图谱中各轻重链的峰面积百分比，结合各个峰的偶联药物数目，计算 ADC 的加权平均药物/抗体比率 (Drug to Antibody Ratio, DAR)。同时使用了安捷伦 DAR 计算器 (Agilent DARCalculator) 对质谱解卷积结果进行 DAR 值计算，所得结果与紫外吸收图谱计算所得结果相同。

本应用文献介绍了半胱氨酸偶联的抗体药物偶联物（ADC）-本妥昔单抗经过疏水作用色谱（HIC）分离后采用基于色谱峰收集的原理对其进行了馏分收集。安捷伦1260生物惰性液相色谱和1260生物惰性馏分收集器不仅能实现馏分收集，同时使生物药物能够在一个完全非金属的流路下完成再分析的工作，且避免HIC高盐体系的腐蚀。安捷伦1260生物惰性馏分收集器做到了高精度的馏分收集，收集的结果通过了相同HIC方法的再分析验证。同时，馏分和ADC的主峰也采用反相色谱进行了再验证。

抗体药物偶联物 (ADC) 是制药公司药物开发途径中快速发展的一类新型生物治疗药物。ADC的制备方法是通过化学方法将具有生物活性的小分子药物与单克隆抗体相连。ADC 通过结合高效细胞毒性药物与靶标特异性抗体将细胞毒性药物直接送达病变组织，同时限制药物在非目标组织中的毒性。药物/抗体比率 (DAR) 是抗体所连接药物数量的平均值，它是 ADC 的重要属性。由于低载药量会降低效力，而高载药量则会对药代动力学 (PK) 和毒性产生负面影响，因此 DAR 值能够对药效产生影响。目前的偶联化学方法有赖氨酸侧链酰胺化或半胱氨酸链间二硫键还原，载药量通常为 0 ~ 8 个药物分子 (D0 ~ D8)/抗体。LC/MS 是测定 ADC 的 DAR 和载药量分布的常用分析方法， 也是鉴定不同种类载药 ADC 的关键方法。多数情况下可直接使用 LC/MS 分析完整 ADC 从而确定 DAR 值。而在需要有关轻链和重链的具体 DAR 信息时，则可能要在 LC/MS 分析前对 ADC 进行还原。此外，还可能需要在 LC/MS 分析前对 ADC 进行去糖基化以进一步降低谱图复杂性。LC/MS 分析前的 ADC 样品前处理通常由手动完成，因此可能引入变异性并对通量产生限制。Agilent AssayMAP Bravo 是一款简单易用的自动化样品前处理系统，能够提高可重现性、通过减少手动操作时间节省人力、具有可扩展性（可同时运行 8 – 96 个样品)、简化人员间和站点间的方法转移，并能最大限度减少人为误差。AssayMAP Bravo 是一款适用于上述反应的强大自动化样品前处理平台。AssayMAP Bravo 自动化样品前处理平台与安捷伦 LC/MS 和 MassHunter/BioConfirm/ DAR 计算器软件相结合，能够针对 ADC DAR 计算提供可重现的便捷解决方案。本应用简报中采用 Agilent AssayMAP Bravo 平台对经/未经去糖基化的完整和还原态 ADC 进行了平行处理，并采用安捷伦 LC/MS 对其进行分析，随后通过安捷伦 DAR 计算器确定 DAR。

本文以半胱氨酸连接的抗体药物偶联物 (Antibody-Drug Conjugate, ADC) 为研究对象，使用天然质谱法通过 Agilent6530 Q-TOF LC/MS 检测 ADC 的完整分子量，并使用安捷伦DAR计算器软件(Agilent DAR Calculator)计算ADC的加权平均药物/抗体比率(Drug to Antibody Ratio, DAR)。

本文以半胱氨酸连接的抗体药物偶联物 (Antibody-Drug Conjugate, ADC) 为研究对象，使用天然质谱法，通过 Agilent 6530 Q-TOF LC/MS 检测 ADC 的完整分子量，并使用安捷伦 DAR 计算器软件 (Agilent DAR Calculator) 计算 ADC 的加权平均药物/抗体比率(Drug to Antibody Ratio, DAR)。

随着近年抗体药物市场的持续扩大，2012年全球销售额前10名的药物中有7个为抗体药物。而抗体-药物偶联物（Antibody-Drug Conjugate；ADC）是最有望成为仅次于抗体药物的下一代生物制药。ADC是将小分子化药通过化学结合到抗体（IgG）上形成的复合物。由于抗体中存在多个结合位点（Cys，Lys残基等），结合部位以及结合数量的不同会导致不均一性。这些不均一性会对ADC药物的药效、甚至是安全性产生影响。由于小分子化药的疏水性比抗体要高，结合的数量的不同也会导致ADC药物的疏水性发生变化。所以，利用这个原理通过疏水色谱模式可以对结合在抗体上的小分子化药的结合量（Drug to Antibody Ratio；DAR）进行分析.本报告中，使用了TSKgel Butyl-NPR色谱柱对ADC进行分离分析。

本文使用岛津生物兼容液相系统（Nexera Bio）建立了一种疏水作用色谱（HIC）方法用于抗体药物偶联物（ADC）中药物抗体比值（DAR）和药物分布的测定。Nexera Bio系统通过对关键部位的惰性化升级，在耐受高压的前提下，升级的惰性表面降低了生物大分子在不锈钢管路中的吸附，并且可耐受高盐洗脱体系，更适合于生物大分子样品的分析。

展示BioAccord?系统在非变性条件下分析抗体偶联药物(ADC)的性能。药物/抗体比率(DAR)是ADC的一种关键质量属性(CQA)，因为它直接影响ADC的治疗效果和药代动力学。在ADC开发过程和商业化生产运营中，DAR的测定（和监测）至关重要。 非变性电喷雾质谱（非变性质谱）已成为分析共价复合蛋白质治疗药物和非共价蛋白质复合体的有力工具。在非变性质谱条件下，使用兼容MS的非变性缓冲体系对蛋白质进行电喷雾电离。这些LC-MS分析条件使许多蛋白质能够保持折叠状态，这些状态表现出特征性低电荷态，与分析变性蛋白相比，需要在更宽和更高的质荷比(m/z)范围内具有出色的灵敏度。非变性质谱面临多种独有的难题，包括在尝试使用注入式MS时，需要在分析前进行大量样品净化，并要求操作人员拥 有更高的技术水平以获得并解析实验结果。 之前，我们致力于通过将在线SEC与现有MS 技术联用来简化非变性质谱数据的采集，促进样品脱盐和缓冲液交换，以研究半胱氨酸偶联ADC药物。

抗体药物偶联物 (ADC) 是一类新兴生物治疗药物，旨在通过将药物与单克隆抗体相连实现靶向给药。与小分子药物不同，ADC 不是单分子实体，而是一类异质性的抗体，每种抗体所携带的药物数量以及经历的翻译后修饰都各不相同。药物/抗体比率 (DAR) 是指 ADC 偶联的药物的平均数量。DAR 是 ADC 开发过程中需要优化和密切监测的关键质量属性，因为它将影响疗效和毒性。由于药物的释放，在血液循环中 ADC 的 DAR 将随时间发生变化。因此，制定一套测定药代动力学 (PK) 研究样品中 ADC DAR 的稳定解决方案非常关键。要确定 ADC DAR，首先必须纯化血清中的 ADC，然后使用 LC/MS 对其进行分析。通常该工作流程中的样品前处理和数据分析环节需耗费大量人力，因此易受变异性和人为误差影响。本应用简报介绍了一种用于测定血清样品中 ADC DAR 的解决方案，该方案采用 Agilent AssayMAP Bravo 平台对 ADC 进行自动亲和纯化；将 Agilent 1290 Infinity UHPLC 与Agilent 6550 Q-TOF 质谱仪联用，用于采集准确的完整蛋白分子量数据；并利用 Agilent MassHunter BioConfirm 和 DAR 计算器软件确定 ADC 质量和 DAR。该工作流程可节省人力、降低变异性以及减少产生与 ADC DAR 测定相关的人为误差的可能性，而且仅需很少的工作量即可扩展样品处理量。

抗体药物偶联物（ADCs）的纯化工艺十分复杂，其主要挑战在于分离未结合的抗体和游离药物，以及确定与抗体结合的药物的平均数量分布，即药物/抗体比率（DAR）。DAR值的增加会使ADCs的疏水性变强，利用该特点可分离不同DAR值的ADCs。东曹的疏水层析填料TOYOPEARL PPG-600M采用了相对亲水的配体，具有高回收率、结合能力强、工作pH范围宽等优点。本应用是采用了该款填料对ADCs模拟物的纯化进行了研究。

本研究使用安捷伦 HPLC-Chip 解决方案和飞行时间 (TOF) 质谱仪开发出一套测定抗体药物偶联物完整质量数、去糖基化完整质量数、药物/抗体比率以及多糖组成的高度自动化的集成分析方法。

疏水作用色谱HIC是根据分子表面疏水性差别来分离蛋白质等生物大分子的常用方法，也是测定ADC中DAR的重要手段。在HIC模式下，高盐浓度将待分离的样品吸附在固定相上，然后线性或阶段降低流动相中盐浓度有选择性地将样品洗脱。分离过程中，随着流动相中盐浓度的降低，疏水性弱的蛋白先被洗脱下来，而疏水性强的蛋白随后才被洗脱下来，BioCore HIC-Butyl对模拟单抗偶联药物中不同效价的分离具有很好的选择性。

其他 ADC DAR 表征工作流程涉及分析前对纯化的 ADC 样品进行样品前处理。增加去糖基化步骤可从 ADC 去除多聚糖，因此能够大幅简化谱图从而提高 DAR 测定过程中峰识别的可靠性。此外，去糖基化使测定不含多聚糖的抗体的质量数以及检测抗体的糖谱成为可能。在 ADC 分析前的还原步骤可测定轻链和重链的质量数以及药物偶联物在每条链上的相对分布情况。结合抗体还原与去糖基化步骤简化了谱图的解析并允许测定去糖基化轻链和重链的质量数。另外，数据分析和报告也是 ADC 表征中的重要环节。因此，安捷伦公司开发了 Agilent MassHunter DAR 计算器，该计算器仅需极少的用户输入即可快速计算完整和还原态 ADC 的 DAR 值。该软件给出的报告汇总了理论质量数、测定质量数、药物/接头质量数和 ADC 的总 DAR 值。它还能以表格形式给出所有检测到的 DAR 种类及其各自的理论质量数、测定质量数、峰面积百分比和计算所用谱图。该报告可提供电子版本，方便研究人员查看、存档以及共享不同的分析数据。

疏水作用色谱（HIC）是根据分子表面疏水性差别来分离蛋白质等生物大分子的常用方法，也是测定ADC中DAR的重要手段。在HIC模式下，高盐浓度将待分离的样品吸附在固定相上，然后线性或阶段降低流动相中盐浓度有选择性地将样品洗脱。分离过程中，随着流动相中盐浓度的降低，疏水性弱的蛋白先被洗脱下来，而疏水性强的蛋白才随后被洗脱下来，BioCore HIC-Butyl对半胱氨酸偶联单抗药物中不同效价的分离具有很好的选择性。

生物技术药物正在利用基因组编辑和细胞融合等生物技术进行开发。近年来，由于有望有效治疗各种疾病，包括难治性疾病，其中一些药物已在世界范围内推广使用。众所周知，抗体药物，如单克隆抗体（mAb）和抗体偶联药物（ADC），由于其对靶向物质的特异性和亲和力，已知具有良好的治疗效果并可减少不良反应。然而，由于这些生物技术药物是使用动物细胞制造而成，确保药物结构的均一性，是要面临的挑战，这是化学合成小分子药物不曾遇到的。因此，生物技术药物在每个生产工艺中都需要合理的质量控制。例如，ICH-Q6B1),2)提出了生物制品的规范和测试规程，规定在生产过程中产品有关物质应进行分离和/或确定其百分含量。多数情况下，这些检测均使用液相色谱法进行分析。

分析型超速离心技术（Analytical Ultracentrifugation，AUC）是表征生物大分子特性、研究生物分子理化性质的主要技术手段之一，用于分析样品异质性、聚集体的形成以及分子间相互作用等。瑞典科学家Theoder Svedberg在1925年发明这一技术，并于第二年制造出第一台分析型超速离心机。经过近百年的应用、验证和发展，目前这一技术已广泛应用于生物制药、生命科学及高分子科学等研究领域。贝克曼推出的Optima AUC分析型超速离心机由主机、光学系统、转头以及样本池组件等构成，可以想象成是一台制备型超速离心机和光学检测系统的结合，但不同于制备型离心机，Optima AUC作为分析型仪器可以实时监测样品沉降过程中溶质浓度随时间和距离的改变，从而计算得到分子特性。

单克隆抗体是一类重要的治疗药物，拥有治疗多种疾病的巨大潜力。由于其结构具有高度复杂性和聚糖异质性，因此必须对其关键质量属性进行表征和严格控制，才能保证药物的质量和功效。与Fc区Asn-297糖基化位点相连的mAb聚糖会影响生物活性，如抗体依赖性细胞毒性（ADCC）和稳定性。TSKgel FcR-IIIA系列色谱柱根据单?克隆抗体对Fcγ RIIIA配体的亲和力，将其分为3个组分：低亲和力、中亲和力和高亲和力。这主要取决于mAb的糖型及其ADCC活性。为了定量和阐明基于FcRIIIA亲和力分离的不同组分糖型聚糖谱，需要首先对馏分中的抗体聚糖进行释放并标记，再使用HILIC-MS 的分析。TSKgel FcR-IIIA-5PW是一种半制备型亲和色谱柱，其固定相是将重组Fcγ RIIIA 配基，键合到10 μ m粒径的多孔聚甲基丙烯酸酯聚合物基质上，上样量最高可达5 mg mAb。它与分析柱 (TSKgel FcRIIIA-NPR) 不同，分析柱采用的是无孔填料基质，上样量通常 ≤ 50μ g mAb。因此，使用半制备型TSKgel FcR-IIIA-5PW色谱柱，单次可收集更多的样品，对这一工作流程大有裨益。该半制备型色谱柱的附加效用是可以通过收集足量的样品，通过酶促聚糖释放和HILIC-MS方法对mAb糖型进行深度分析。

抗体偶联药物（Antibody-Drug Conjugate，ADC）是通过连接子将小分子化合物偶联至靶向性抗体或抗体片段上的一类新型的生物技术药物，可以增强药物靶向性和稳定性、减少临床毒副反应、提高治疗指数，兼具传统小分子药物的杀伤效应和抗体药物的靶向性，主要应用于抗肿瘤或者其他疾病的靶向治疗。

迄今为止，经临床批准的大多数单克隆抗体类生物治疗药物，主要是IgG1形式，其次是IgG2和IgG4形式。糖基化是导致单克隆抗体翻译后修饰异质性的主要原因，会影响药物的治疗作用机制（MOA）。同时，糖基化也是影响药物溶解度、动力学、稳定性和疗效的关键因素之一。因此，监测聚糖的关键质量属性（CQA）在药物开发阶段显得至关重要。IgG与其细胞Fc受体（FcR）的结合亲和力取决于其IgG亚类和Fc区的糖基化修饰。并且，N-聚糖的结构也与抗体ADCC活性密切相关，因此需要对单克隆抗体制剂及其生物类似药进行糖基化修饰的监测。东曹生命科学（Tosoh Bioscience）开发出了一种基于Fcγ IIIa的亲和色谱法来评价单克隆抗体糖型差异的全新方法。在文章中，首先简要概述了Fc受体的功能。然后，阐述了基于FcR的亲和色谱的原理、新型FcR色谱柱根据抗体N-聚糖分离多种单克隆抗体具有高选择性。最后，我们举例介绍了FcR色谱柱在细胞株筛选、糖工程监测、工艺开发和生产过程监控中的应用。

本文应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF）对蛋白质类药物的分子量进行检测，在m/z 10000-100000范围内，除了样品的双电荷离子峰、单电荷离子峰外，成功检测到该蛋白质药物的二聚体、三聚体、四聚体离子峰。结果表明MALDI-TOF适用于蛋白质类药物及其聚集体分子量表征，分析过程具有无需样品前处理、分析速度快、分析成本低的特点。

Recombinant monoclonal antibodies (mAbs) have emerged as important therapeutic agents for the treatment of different diseases. This technology has been extended by the development of antibody drug conjugates (ADCs). ADCs are mAbs to which cytotoxic payloads are covalently attached, enabling the delivery of potent drugs to a specific target. This Application Note describes the analysis of an mAb (trastuzumab) and an ADC (trastuzumab emtansine) by size exclusion chromatography with online mass spectrometry (SEC-MS) using the Agilent 1290 Infinity II LC system with an Agilent 6530 Accurate Mass Q-TOF LC/MS system. We demonstrate that SEC is a straightforward way to introduce mAbs and ADCs into the LC/MS system, requiring little method optimization. From the MS data collected for the ADC, it was possible to calculate a drug-to-antibody ratio (DAR) of 3:2.

十二烷基硫酸钠毛细管电泳法 (CE-SDS) 是中国药典 2015 版附录收载的单克隆抗体药物纯度表征方法，其相对于聚丙烯酰胺凝胶电泳法 (SDS-PAGE) 具有更快的分析速度、更好的分离度、更优越的重现性和更准确的定量，且更加自动化。CE-SDS 方法能够完成SDS-PAGE 方法不能完成的针对非糖基化重链的定量分析。通过与商品化试剂盒的对比，证明该方法能够有效的分离还原单克隆抗体的非糖基化重链和重链，具有良好的重现性和定量准确性，且价格低廉，简便易行。