Protein-Aggregate

Aggration illustration

Biopharmazeutika und Biologika wie monoklonale Antikörper (mAbs), Antikörperfragmente, Interleukine und andere rekombinante Proteine sind wertvolle Therapeutika, und Tausende von weiteren Biologika befinden sich in der klinischen Entwicklung. Aufgrund ihrer Größe, ihrer komplexen Struktur und der möglichen Konjugation mit hydrophoben Liganden neigen viele Produkte zur Bildung größerer Aggregate, die bei der parenteralen Verabreichung zu Problemen hinsichtlich der Patientensicherheit führen können.

Orthogonale Analysemethoden wie die Analytische Ultrazentrifugation (AUZ) sind essentielle Ergänzungen von Routinemethoden (Elektrophorese, Spektroskopie oder Chromatographie), z. B. für die Ursachenermittlung bei der Abweichung in der Produktion oder zur erweiterten Produktcharakterisierung. Proteinaggregation kann mit der AUZ analysiert werden, ohne in das System einzugreifen, da AUZ ein neutraler Beobachter ist, der das Produkt in der Originalmatrix beschreibt. So müssen z. B. hochkonzentrierte Formulierungen nicht verdünnt werden, was gemessene niedrige Aggregatgehalte in Frage stellen könnte.

Nanolytics bietet AUZ als den anerkannten Goldstandard für die Quantifizierung von Aggregaten an. Kombinationen verschiedener Detektoren ermöglichen die Unterscheidung von proteinogenen und nicht-proteinogenen Teilchen und gewährleisten eine eindeutige Identifizierung aller Komponenten, gewünschter und unerwünschter. Herausforderungen bei der Quantifizierung von Aggregaten ergeben sich häufig aus inhomogenen Lösungsmitteleffekten, die typischerweise in komplexen Formulierungspuffern aufgrund der Umverteilung von Zuckerosmolyten und anderen Hilfsstoffen auftreten und denen mit spezifischen Datenalgorithmen begegnet wird. Im allgemeinen ist das Selbstassoziationsverhalten über einen breiten Konzentrationsbereich von einigen µg/ml bis zu etwa 150 mg/ml zugänglich. Bei extremen Konzentrationen wird entweder die Absorption der Peptidbindung (230 nm) ausgenutzt oder eine weiterentwickelte Interferenzdetektion eingesetzt.

FALLSTUDIE: Oligomerenverteilung eines Proteins, das mit AUZ unter Verwendung der Absorptionsdetektion bei 280 nm analysiert wurde.

Die Sedimentationskoeffizientenverteilung (SCD) zeigt monomeres Protein als vorherrschende Population sowie Trimere und größere Oligomere.