Detailansicht
Monoclonal antibody heterogeneity – analytical characterization with main focus on multi-attribute method (MAM)
Sanja Curcic
Art der Arbeit
Master-Thesis (ULG)
Universität
Universität Wien
Fakultät
Postgraduate Center
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Universitätslehrgang Pharmazeutisches Qualitätsmanagement
Betreuer*in
Manfred Schuster
DOI
10.25365/thesis.70274
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11191.31406.357874-4
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Therapeutische monoklonale Antikörper (mAbs) spielen eine wichtige Rolle bei der Behandlung verschiedener Krankheiten wie Krebs, Autoimmunerkrankungen und Infektionskrankheiten. Im Vergleich zu niedermolekularen Arzneimitteln sind sie viel größer und weitaus komplexer, was ihre Entwicklung und behördliche Evaluierung erschwert.
Eine der größten Herausforderungen ist die hohe Variabilität von mAbs, bekannt als (Mikro-) Heterogenität. Sie entsteht durch posttranslationale chemische und physikalische Modifikationen (PTM), die bei der Herstellung in der Zellkultur oder bei der Reinigung, Formulierung und Lagerung auftreten. Hunderte von verschiedenen Modifikationen können nebeneinander existieren, wie Glykosylierung (Galaktosylierung, Fucosylierung, Sialylierung, mannosereiche Strukturen), Oxidation, Phosphorylierung, Sulfatierung, Bildung von Disulfidbindungen und Desamidierung.
Heterogenitätsmuster können Pharmakokinetik, Pharmakodynamik und Sicherheit von mAbs signifikant beeinflussen. Daher gehören einige der PTM zu kritischen Qualitätsattributen und ihre Charakterisierung, Quantifizierung und Überwachung während der Entwicklung und der Freigabe nach der Qualitätskontrolle ist wesentlich.
Der konventionelle Ansatz verwendet ein Panel verschiedener analytischer Methoden, um die Heterogenität und die anderen Qualitätsmerkmale von mAbs zu bewerten. Dies sind Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgelelektrophorese (SDS-PAGE), Kapillarelektrophorese und Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (LC/MS). Zusammengenommen ergeben alle diese Methoden eine Art methodenspezifischer Fingerabdruck der jeweiligen physikalisch-chemischen Eigenschaften des mAb. Sie geben jedoch keinen Einblick in Zusammensetzung und Strukturen auf molekularer Ebene. In den letzten Jahren haben sowohl die Industrie als auch die Behörden zunehmend Interesse an einem neuartigen Ansatz, der als Multi-Attribute-Methode (MAM) bekannt ist. MAM kombiniert modernste Massenspektrometrie-Methoden mit Flüssigchromatographie (LC-MS), um gleichzeitig mehrere kritische Qualitätsmerkmale im Zusammenhang mit PTM in einem Assay zu bewerten. Die Hauptvorteile von MAM sind hohe Spezifität und Auflösung, geringere Kosten und Zeitersparnis, da es das Potenzial hat, mehrere konventionelle Methoden zu ersetzen.
Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, einen Überblick über das aktuelle Wissen über die Heterogenität von mAbs und den Einfluss spezifischer PTM auf die Pharmakologie und Produktqualität von mAbs zu geben. Darüber hinaus werden wir Einblicke in die neusten Fortschritte bei analytischen Methoden mit dem Schwerpunkt auf MAM geben, die eine einfachere Charakterisierung und Überwachung von PTM ermöglichen würden. Schließlich werden die Vorteile und Herausforderungen von MAM sowie regulatorische Überlegungen zu ihrer Implementierung in GMP-Umgebung und Qualitätskontrolle gründlich diskutiert.
Abstract
(Englisch)
Therapeutic monoclonal antibodies (mAb) play an important role in the treatment of several diseases such as cancer, autoimmune disorders, and infectious diseases. In comparison to small-molecule drugs, they are much larger and by far more complex, which makes their development and regulatory evaluation challenging.
One of the biggest challenges is a high variability of mAbs, known as (micro-)heterogeneity. It originates from post-translational modifications (PTM) which are happening during mAb synthesis in the cell culture or from chemical and physical modifications during purification, formulation and storage. Hundreds of different modifications may co-exist such as glycosylation (which includes galactosylation, fucosylation, high mannose derivatives and sialylation), oxidation, phosphorylation, sulfation, disulfide bond formation and deamidation.
Heterogeneity pattern can significantly impact pharmacokinetics, pharmacodynamics and safety of mAbs. Therefore, some of PTM belong to critical quality-defining attributes and their characterization, quantification and monitoring during development and quality control release is essential.
The conventional approach uses a panel of different analytical methods to evaluate the heterogeneity and the other quality attributes of mAbs. These are high-performance liquid chromatography (HPLC), sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), capillary gel electrophoresis and liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS). Taken together, all these methods give a kind of method specific fingerprint of respective physic-chemical properties of the mAb. However, they do not give insight into composition and structures at molecular level. In the recent years, both industry and regulatory bodies have gained interest in a novel approach known as multi-attribute method (MAM). MAM combines advanced state-of-the-art mass spectrometry methods with liquid chromatography (LC-MS) in order to simultaneously assess several critical quality attributes related to PTM in one assay. Main MAM advantages are high specificity and resolution, lower costs and saving time as it has potential to replace several conventional methods.
The aim of this master thesis is to give an overview of the current knowledge about mAb heterogeneity and how specific mAb PTM impact mAb pharmacology and product quality. Furthermore, we will give insight into recent advancements in analytical methods, with the main focus on MAM, which would enable more simple characterization and monitoring of mAb PTM. Finally, advantages and challenges of MAM as well regulatory considerations for its implementation in GMP settings and quality control will be thoroughly evaluated.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
monoclonal antibodies post-translational modification mass spectrometry multi-attribute method
Schlagwörter
(Deutsch)
monoklonale Antikörper posttranslationale Modifikationen Massenspektrometrie Multi-Attribute-Methode
Autor*innen
Sanja Curcic
Haupttitel (Englisch)
Monoclonal antibody heterogeneity – analytical characterization with main focus on multi-attribute method (MAM)
Paralleltitel (Deutsch)
Heterogenität von monoklonalen Antikörpern - analytische Charakterisierung mit Schwerpunkt auf die Multi-Attribute-Methode (MAM)
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
57 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Manfred Schuster
AC Nummer
AC16468180
Utheses ID
60277
Studienkennzahl
UA | 992 | 580 | |