数字化实时分析系统使高通量大分子筛选成为可能



Introduction

通过准确和快速的分子量水平的高通量质谱分析,在小分子、多肽和小蛋白的研发过程中是非常重要的一环。Sawyer 等人近期在PNAS(2020, 117, 9851-9856.)上证明了高通量质谱分析在抗体药物中的可行性。基于这项工作的推动,我们开发了一个完整的端到端 (E2E) 的管道,将 RapidFire-MS (RF-MS) 数据采集与生物制剂的实时信息学和数据相结合。实现了,我们可以整合生产、分析和信息学的内容,通过简化硬件和数据自动化分析来筛选完成例如>103~104个大分子的工作。我们将在下文中展示该方案和传统分析及现有生物信息学相比的优点。


Methods


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Figure 1. 用于生物制剂筛选的 RapidFire 自动化高通量平台的结构。

01

LIMS系统支持样品检索

02

使用 MARS 机器人技术和自动化工作站进行Protiein A的纯化(未来状态)

03

RapidFire–质谱数据采集

04

服务器数据存储

05

自动将数据扫描至 Byosphere 平台,并配置分子量自动分析工作流

06

自动导出结果并联合报告复核

07&08

汇总数据与分子信息,以构建“内部”知识库(也是自动化“QC”)

Results and Discussion

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Figure 2. RF-MS系统可用于典型的大分子(例如抗体)分析。 (A) 该系统可以实现每个样本的数据采集速度快至 5 秒。使用metadata匹配样品 ID 和对应在孔上的位置。(B) 高通量分析获得高质量的原始 MS 数据。 (C) 使用Byos完整质量去卷积算法对精确分子量进行去卷积。


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Figure 3. 通过 RapidFire 进行快速亚基糖型分析。 (A) 酶解及碎片的展示图。(B) 高通量分析获得高质量的原始 MS 数据 (C-E) 对每个片段的精确分子量进行去卷积。

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Figure 4. 基于网络的定制化报告显示糖型的相对百分比和精准分子量。

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Figure 5. PNGAse F 酶切糖基化后,批量分析的多种抗体模式的 RF-MS 谱图。

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Figure 6. RF-MS 批量处理的96孔板的样本分子量接近理论分子量。(A) 十个样品的质谱原始数据。(B) 来自panel A 的去卷积分子量。(C) 十个质量的放大图像显示,2个样本符合理论分子量,3个样本含有未加工赖氨酸,五个样本具有另一个目标分子量(重新注释)。


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Figure 7. Byosphere 基于metadata的高级搜索功能。

Summary

  • 使用RapidFire 结合四极杆飞行时间质谱仪(RF-MS)对 HT-Protein Expression 表达的大量样本进行即刻筛选。

    • 这种 E2E 工作流程可以在一天内检测数百个大分子,而无需人工操作。

  • 与传统的 LC-MS 方法相比,采集过程无需人工操作且速度明显加快。

    • 获得了与 LC-MS 相当的数据质量。

  • 精细设置好的报告系统全方位的展示了分子的各项指标。

    • 使团队能够第一时间实时了解生物制剂的质量情况。

关于Protein Metrics

Protein Metrics LLC是一家全球领先的质谱数据解析软件供应商,公司总部位于美国加州。我们为科研和企业用户提供高效准确的一站式质谱数据解析方案,帮助用户发现、解决问题。Protein Metrics 在全球范围内提供销售和支持,目前已为超过150个企业和300个科研单位提供服务。


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