Сравнение оригинального и биоаналогичного препаратов моноклонального антитела экулизумаб методами масс-спектрометрии интактного белка и «с середины вверх»

Цели. В целях исследования биоаналогичности, а также внедрения масс-спектрометрии в процессы биофармацевтической разработки было необходимо провести сравнительное масс-спектрометрическое исследование моноклонального антитела экулизумаб из оригинального лекарственного препарата «Солирис»^® и кандидатного «Элизария»^® производства АО «ГЕНЕРИУМ» методами измерения молекулярных масс интактных молекул (intact mass measurement) и их субъединиц (middle-up).

Методы. Измерение масс интактных белков и оценку долей их модификаций проводили при помощи инфузионной масс-спектрометрии высокого разрешения с электрораспылительной ионизацией. Измерение молекулярных масс субъединиц и оценку долей их модификаций проводили методом обращенно-фазовой ВЭЖХ, совмещенной с масс-спектрометрией высокого разрешения с электрораспылительной ионизацией после предварительного расщепления антител ферментом IdeS и разрыва дисульфидных связей.

Результаты. Нами был зарегистрирован ряд небольших отличий в содержании некоторых минорных гликанов: олигосахарид Man5 был обнаружен только в белке оригинального препарата, а G0 – только в кандидатном белке; в субъединицах LC и Fd оригинального белка были зарегистрированы сайты гликирования с содержанием данной модификации не выше 4.4%. Также доли неотщепленного С-концевого лизина и гликана G0F в оригинальном белке были несколько ниже, чем в кандидатном. Однако зарегистрированные отличия не являлись критическими параметрами качества экулизумаба и не влияли на активность молекул и их безопасность в доклинических испытаниях, и, в целом, сравниваемые молекулы продемонстрировали высокое сходство.

Выводы. Сравнительный хромато-масс-спектрометрический анализ экулизумаба из оригинального и кандидатного препаратов позволил установить высокую степень сопоставимости сравниваемых молекул по молекулярным массам и по профилям мажорных модификаций. 

1. Dillon T.M., Bondarenko P.V., Rehder D.S., Pipes G.D., Kleemann G.R., Ricci M.S. Optimization of a reversed-phase high-performance liquid chromatography/mass spectrometry method for characterizing recombinant antibody heterogeneity and stability. J. Chromatogr. A. 2006;1120(1–2):112-120. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.01.016

2. Ren D., Pipes G., Xiao G., Kleemann G.R., Bondarenko P.V., Treuheit M.J., Gadgil H.S. Reversed-phase liquid chromatography–mass spectrometry of site-specific chemical modifications in intact immunoglobulin molecules and their fragments. J. Chromatogr. A. 2008;1179(2):198–204. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.11.088

3. Sawyer W.S., Srikumar N., Carver J., Chu P.Y., Shen A., Xu A., Williams A.J., Spiess C., Wu C., Liu Y., Tran J.C. High-throughput antibody screening from complex matrices using intact protein electrospray mass spectrometry. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020;117(18):9851–9856. https://doi.org/10.1073/pnas.1917383117

4. Haberger M., Leiss M., Heidenreich A-K., Pester O., Hafenmair G., Hook M., Bonnington L., Wegele H., Haindl M., Reusch D., Bulau P. Rapid characterization of biotherapeutic proteins by size-exclusion chromatography coupled to native mass spectrometry. MAbs. 2015;8(2):331–33. https://doi.org/10.1080/19420862.2015.1122150

5. Leney A.C., Heck A.J. Native Mass Spectrometry: What is in the Name? J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2017;28(1):5–13. https://doi.org/10.1007/s13361-016-1545-3

6. Wehofsky M., Hoffmann R. Automated deconvolution and deisotoping of electrospray mass spectra. J. Mass Spectrom. 2002;37(2):223–229. https://doi.org/10.1002/jms.278

7. Lu J., Trnka M.J., Roh S.H., et al. Improved Peak Detection and Deconvolution of Native Electrospray Mass Spectra from Large Protein Complexes. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2015;26(12):21412151. https://doi.org/10.1007/s13361-015-1235-6

8. Wohlschlager T., Scheffler K., Forstenlehner I.C. et al. Native mass spectrometry combined with enzymatic dissection unravels glycoform heterogeneity of biopharmaceuticals. Nat. Commun. 2018;9:1713. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04061-7

9. Lermyte F., Tsybin Y.O., O’Connor P.B., Loo J.A. Top or Middle? Up or Down? Toward a Standard Lexicon for Protein Top-Down and Allied Mass Spectrometry Approaches. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2019;30(7):1149-1157. https://doi.org/10.1007/s13361-019-02201-x

10. Marty M.T., Baldwin A.J., Marklund E.G., Hochberg G.R.A., Benesch J.L.P., Robinson C.V. Bayesian deconvolution of mass and ion mobility spectra: from binary interactions to polydisperse ensembles. Anal. Chem. 2015;87(8):4370–4376. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b00140

11. Tsong Y., Dong X., Shen M. Development of statistical methods for analytical similarity assessment. J. Biopharm. Stat. 2017;27(2):197–205. https://doi.org/10.1080/10543406.2016.1272606

12. Chow S.-C. Challenging issues in assessing analytical similarity in biosimilar studies. Biosimilars. 2015;5:33–39. https://doi.org/10.2147/BS.S84141

13. Raju T.S., Jordan R.E. Galactosylation variations in marketed therapeutic antibodies. MAbs. 2012;4(3):385–391. https://doi.org/10.4161/mabs.19868

14. Bruce A., Hunter J., Malanson H.F. Recombinant glycosylated eculizumab and eculizumab variants: US Patent US20170073399A1. Priority 11.09.2015.

15. Reusch D., Tejada M.L. Fc glycans of therapeutic antibodies as critical quality attributes. Glycobiology. 2015;25(12):1325–1334. https://doi.org/10.1093/glycob/cwv065