药物消光系数还没定,或药物光谱与抗体高度重叠时,双波长法就算不出 DAR。Stunner 用光谱解混算法解决了这个问题:即使没有任何药物光谱先验信息,也能分析。UV/Vis 法本身快、操作简单,适合跨实验室标准化,也适合在发现和工艺开发阶段大量筛选样品。在三种曲妥珠单抗 ADC 上,Decode 不用任何药物信息,4 次重复的 DAR CV 不超过 0.5%。
实验样品
Trastuzumab(HY-P9907)、T-Emtansine(HY-P9921)、T-Deruxtecan(HY-138298A)、T-Vedotin(HY-164992)、Naratuximab(HY-P99374)、N-Emtansine(HY-132260)、Gemtuzumab(HY-P9997)、G-Ozogamicin(HY-109539),均购自 MedChemExpress;本文展示的是曲妥珠单抗及其三种 ADC 的数据。Stunner(P/N: 900-2003)+ Stunner plates(P/N: 701-2125),软件 v10.1。
Stunner 微流控板:2 µL 样品同时采集 UV/Vis 浓度和 DLS 粒径数据。
抗体和药物在两个波长的摩尔消光系数都已知时,Dual Wvl 最直接。Stunner 自动完成双波长联立方程计算,手动输入 ε 或调用存储的 Analyte 都行。
三种曲妥珠单抗 ADC 各做 1:2 稀释系列(8 倍浓度范围,起始 4.8、5.0、2.9 mg/mL)。药物/抗体浓度比值全程稳定在 1.89–2.17。各稀释点的 DAR 归一化比值在 0.98–1.04 之间,说明 DAR 不随稀释变化。
1:2 稀释系列:抗体和药物浓度按 2 倍递减,DAR 始终恒定。三种曲妥珠单抗 ADC,Dual Wvl 应用测得。
ADC Quant(含 DLS 时为 ADC + Sizing)调用 Stunner 数据库中存储的抗体和药物完整参考光谱,用全波段最小二乘拟合拆分 ADC 总光谱。相比 Dual Wvl 只看两个波长点,利用完整的药物和抗体光谱来评估浓度,信噪比和抗干扰能力都更强。能建参考光谱时优先考虑这个方法;本文没有单独给出它的验证数据。
参考光谱可以来自之前的实验:把抗体和药物的纯品光谱存储到 Stunner 数据库后,后续所有批次直接调用,不需要每次重新准备标准品。
早期候选分子的药物消光系数往往没有确定,或者偶联后光谱位移导致文献值不适用。药物和抗体的光谱重叠太严重,也会让双波长法失效。ADC Decode 不需要任何药物先验信息。
ADC 上机后,蛋白浓度有一个可能的范围:上限是 ADC 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:它从 Stunner Analyte 库调用蛋白光谱模型,利用色氨酸在 280–300 nm 区域的吸收特征找到最佳蛋白拟合。ADC 总光谱减去最优蛋白贡献,剩下的就是药物光谱。
从 ADC 总光谱(虚线)中搜索最佳蛋白拟合。每条实线对应一种可能的蛋白浓度和互补的药物光谱,算法利用色氨酸吸收特征找最优解。
Decode 精密度(4 次重复)
- T-Emtansine — 0.6% — 0.5%
- T-Deruxtecan — 0.5% — 0.2%
- T-Vedotin — 0.6% — 0.5%
ADC Decode 对 T-Emtansine(A)、T-Deruxtecan(B)和 T-Vedotin(C)的解卷积。左侧为总光谱拆分,右侧为各次重复的药物光谱叠加,重复间相互重合。
没有消光系数时,可以用药物光谱与蛋白光谱的吸光度比值(如 T-Emtansine 的 A252nm/A280nm = 0.48)在工艺步骤或批次间做相对比较。有了 ε 就直接输出绝对 DAR。
同一组 1:2 稀释系列,两种方法同时分析。未偶联曲妥珠单抗浓度 CV 0.2%,三种 ADC 浓度 CV 0.3–0.4%。DAR 精密度:高浓度端 CV 0.5–1.4%,低浓度端 CV 0.8–4.3%。两种方法测得的浓度都随稀释线性下降,趋势一致。
三种 ADC 稀释系列,Dual Wvl(绿)和 Decode(蓝)并排。上图药物浓度,下图抗体浓度(Y 轴对数坐标)。两种方法趋势一致。
聚集是 ADC 开发中的常见问题,Stunner 的每个 UV/Vis ADC 应用都可以配合 DLS 同步检测粒径和聚集体。ADC Decode + Sizing 应用在测 DAR 的同一次读取中跑 DLS。
三种 ADC 的流体动力学直径:T-Emtansine 11.8 ± 0.4 nm,T-Deruxtecan 14.3 ± 0.5 nm,T-Vedotin 10.2 ± 0.8 nm,± 值来自三次重复。T-Deruxtecan 粒径略大于其他两种,可能存在轻微聚集,值得进一步排查。
T-Emtansine 11.8 ± 0.4 nm
T-Deruxtecan 14.3 ± 0.5 nm
T-Vedotin 10.2 ± 0.8 nm
有消光系数用 Dual Wvl 快速解算,有参考光谱用 ADC Quant 全光谱拟合(本文未给它的验证数据),什么都没有用 ADC Decode 直接从光谱里拆出药物贡献。三种方法都只用 2 µL 样品,加上 DLS 还能在同一次读取里看粒径和聚集,缺消光系数时也能出 DAR。