Stunner 十分钟左右测完 96 个样品的 DAR

Stunner 十分钟左右测完 96 个样品的 DAR

传统紫外法测 DAR 要凑齐四个消光系数,一个都不能少;样品稍有散射或浊度,联立方程解出来就偏。HIC 和质谱绕开了这些限制,但一个样品要几十分钟到一小时,样品消耗大,通量上不去。

Stunner 改看整条曲线:用 Unmix(光谱解卷积) 分析全波段光谱,把抗体、payload 和浊度分开算,不再依赖两个读数点。2 µL 样品、十分钟左右出 96 个结果。payload 的 ε 未知时,绝对 DAR 的标尺由一次 HIC 或 MS 的参考值给出。

选哪种方法取决于手头的已知条件:四个消光系数齐全可用 ADC Dual Wvl,建好 payload 参考光谱用 ADC Quant,什么都没有用 ADC Decode。

Stunner 软件中 Protein 类别下的三种 ADC 分析应用:ADC Quant(全谱定量)、ADC Dual Wvl(双波长法)、ADC Decode(光谱解码)。右侧 Concentration + Sizing 列可同步搭配 DLS 测粒径。

传统紫外法:双波长法卡在哪里

紫外法测 DAR 靠的是抗体和 payload 吸收峰位不同。抗体吸收峰在 280 nm,多数 payload 在其他波长有独特吸收(MMAE ~248 nm,DM1 ~252 nm,拓扑异构酶 I 抑制剂 ~360 nm),拆开各自浓度就能算出 DAR。

难点在于把信号拆开。ADC 上机后得到的是一条混合曲线:抗体、payload、缓冲液背景、浊度散射全叠在一起。传统紫外法只取两个波长点的读数,联立两个 Beer-Lambert 方程求解。

DM1 (a)、曲妥珠单抗 (b) 和 T-DM1 偶联物 (c) 的紫外吸收光谱。红色虚线标记了双波长法所需的两个读数点:252 nm(DM1 最大吸收)和 280 nm(抗体最大吸收)。来源:Chen Y, Methods in Molecular Biology, 2013, Chapter 16.

这组方程要解得准,得同时满足两个条件:

双波长法的联立方程和求解过程。四个消光系数(ε)缺一不可,DAR = C_Drug / C_mAb。

所以双波长法只在四个 ε 都可靠、样品又足够澄清时才用得上。

四个消光系数都已知时,双波长法的重复性很好:B7 成品 3 次重复测定,DAR 均值 8.23,RSD 0.21%,抗体浓度 RSD 0.17%。前提是四个 ε 值都准确。

Unmix:从两个点到整条曲线

这些限制同出一源:两个读数点的信息量太少。哪个读数点受了干扰,都没有别的数据来抵消误差。

所以 Stunner 采集 230–750 nm 全波段光谱,再用 Unmix 分离混合信号:

Unmix 工作原理:先将各组分的参考光谱存储在软件中,混合样品上机后,算法将原始光谱拆分为 α×组分 1 + β×组分 2 的线性组合,得到各组分的浓度。

全波段拟合由整段光谱共同约束结果,个别波长上的干扰被摊薄,不会像双波长法那样直接决定结果。各组分浓度由参考光谱拟合得出,也就不再需要四个消光系数。

峰位接近时靠峰形和肩峰区分。 Unmix 比对的是全波段光谱形状,峰位只是其中一个特征;只要峰形、肩峰、长波长区的衰减特征有差异,就拆得开。

ADC Quant:用全光谱拆分测 DAR

ADC Quant 把 Unmix 用到了 DAR 上。先在 Stunner 软件中建立抗体和 payload 的参考光谱,组合为 ADC Analyte。

测样时,软件以最小二乘法将 ADC 总光谱拆为抗体、payload、浊度三部分,再按各自的摩尔消光系数反推浓度,由 payload 与抗体的摩尔浓度之比算出 DAR。

和双波长法相比,它的不同在于:

B7 成品的 ADC Quant 分析结果。上图:3 次重复测试的总吸收光谱高度重合。下图:光谱拆分后,黑色为总光谱,蓝色为蛋白(抗体),绿色为 linker-payload,黄色曲线为浊度(结果表中浊度的色块为灰色)。结果:payload 浓度 1.205 mg/mL,抗体浓度 19.7 mg/mL,DAR = 8.7,残差 2.1%。

批次间比较要固定方法。同一支 B7 成品,双波长法给出 DAR 8.23,ADC Quant 给出 8.7。前者靠四个 ε,后者靠实测参考光谱,两个数不能混着比。

payload 光谱怎么建

ADC Quant 的前提是 payload 参考光谱。建法取决于 payload 是否溶于水,以及手头已知的是 DAR 还是 ε。

payload 可溶于水

把已知浓度的 payload 母液直接上机测量,得到的就是参考光谱。

payload 不溶于水(最常见)

大多数 payload 疏水性强,不能溶在水里直接测,只能从 ADC 样品反推它的光谱:

#### 路径 A:已知 DAR 值(最推荐)

HIC 或 MS 是 ADC 开发中几乎必做的表征,所以大多数团队手里已有自己产品的 DAR 值。

- 用 HIC 或 MS 确定一批 ADC 的 DAR

- 将这批纯化的 ADC 作为参考品上 Stunner

- 软件用已知 DAR + 抗体光谱(分子量和 E1%)→ 反算出 payload 参考光谱

- 后续所有批次直接用 ADC Quant 测 DAR

不需要 payload 纯品、不需要 ε,只要一个 DAR 已知的参考品以及抗体的信息(光谱、分子量和 E1%)。

HIC/MS 与 Stunner 的分工。 HIC 和 MS 给出的是准确的参考 DAR,Stunner 据此建立 payload 光谱。光谱建好后,后续批次只要 2 µL 样品、十分钟左右就能出 96 个结果。HIC/MS 做一次基准,Stunner 承担后续所有批次的常规检测。

路径 B:不知 DAR,但知道 payload 在水相的 ε

知道抗体的光谱(包括分子量和 E1%)以及 payload 在水相的摩尔消光系数,软件通过光谱拆分就能得到抗体和 payload 的摩尔浓度及 DAR 值,不必先做 HIC/MS。

路径 C:DAR 和 ε 都不知道,但有裸抗

同时上样 ADC 和对应的裸抗(未偶联的抗体)。软件先获得裸抗的光谱,再去匹配 ADC 的光谱,最终得到 payload 的光谱。得到的 payload 光谱纵坐标是 OD 值,不是摩尔消光系数,所以不能直接算 DAR。

三条路径都建出 payload Analyte,与 Antibody Analyte 组合后用于 ADC Quant。区别在刻度:A 和 B 的 payload 光谱带绝对浓度刻度,算得出 DAR;C 的纵坐标是 OD,只能做样品间的相对比较。推荐优先级:A > B > C。

如果手头什么都没有?ADC Decode

没有 payload 纯品、不知道 ε、也没做过 HIC/MS 时,用 ADC Decode。

它只需要抗体光谱(以及分子量和 E1%)。ADC 上机后,蛋白浓度有一个可能的范围,上限是总吸光度全部归属蛋白时的浓度,下限是零。Decode 在这个范围内搜索:调用 Stunner 数据库中的蛋白光谱模型,利用色氨酸在 280–300 nm 区域的吸收特征找到最佳蛋白拟合。总光谱减去最优蛋白贡献、扣除浊度,剩下的就是 payload 光谱。

提供 payload 的 ε 和分子量,软件直接输出 DAR;不提供,则输出 Drug-Antibody Absorbance Ratio。这个比值不是绝对 DAR,但可以在同一管线内做工艺步骤间或批次间的相对比较,比如追踪偶联条件优化对 DAR 的影响趋势。

有 payload 的 ε 和分子量时:直接输出 DAR = 5.41 mol/mol。光谱中蓝色为抗体,绿色为 payload,灰色为浊度。

没有 payload 信息时:输出 Drug-Antibody Absorbance Ratio = 0.76 OD/OD,可用于样品间的相对排序和批间比较。

Decode 的定位:门槛最低的起步方案,适合早期候选分子筛选和工艺优化中的趋势追踪。拿到 HIC/MS 的 DAR 后,可以按路径 A 建谱,转用 ADC Quant 测绝对 DAR。

三种方法对比:手头有什么决定用哪个

双波长法 / ADC Quant / ADC Decode

原理:双波长法 两波长联立方程;ADC Quant Unmix 光谱拆分;ADC Decode 残差归属

需抗体信息:双波长法 抗体在两个波长的 ε;ADC Quant 抗体光谱、分子量、E1%;ADC Decode 抗体光谱、分子量、E1%

需 payload 信息:双波长法 payload 在两个波长的 ε;ADC Quant payload 光谱(可间接导出)、分子量;ADC Decode 不需要

输出:双波长法 DAR;ADC Quant DAR;ADC Decode DAR(有 ε、分子量) / 吸光度比值(无 ε)

抗干扰:双波长法 低;ADC Quant 高;ADC Decode 中

多 payload:双波长法 仅单 payload;ADC Quant 单 / 双 / 多;ADC Decode 仅单 payload

复用性:双波长法 每次确认 ε;ADC Quant 一次建谱,长期调用;ADC Decode 无额外成本

样品准备清单

用 Stunner 测 ADC 样品前,按测试目的准备以下材料。

### 只测 ADC 中抗体的浓度

- 分散在 buffer 中的 ADC 样品

- 抗体的相关资料:分子量,E1%(或 280 nm 处的摩尔消光系数)

### 既测抗体浓度,也测 DAR 值

- 分散在 buffer 中的 ADC 样品(必须是纯化后的),以及该 buffer

- 抗体的相关资料:分子量,E1%(或 280 nm 处的摩尔消光系数)

- payload 的相关资料:分子量

- 利用 HIC 或 LC-MS 得到的 average DAR 值