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多肽類藥物雜質(zhì)研究中的質(zhì)譜打開方式

嘉峪檢測網(wǎng)        2024-07-29 08:34

多肽類藥物分子大小介于小分子化藥和大分子蛋白質(zhì)之間,因而具有小分子化藥及大分子蛋白質(zhì)無法比擬的優(yōu)點(diǎn),比如比小分子化藥擁有更高的活性和選擇性,比大分子蛋白質(zhì)擁有更低的免疫原性及生產(chǎn)可及性。憑借這些獨(dú)特的藥理作用優(yōu)勢,加之日趨成熟的多肽合成技術(shù),多肽類藥物已成為藥物研發(fā)的熱點(diǎn),具有廣闊的開發(fā)前景。

 

與化藥小分子一樣,多肽類藥物中的雜質(zhì)(有關(guān)物質(zhì))也是影響藥物安全性的重要因素,如何對這些雜質(zhì)進(jìn)行表征和控制是多肽類藥物開發(fā)的重要工作之一。在眾多雜質(zhì)表征工具中,LC-MS是公認(rèn)的分子量解析的最有效手段,在多肽類藥物的雜質(zhì)研究中有著明顯的優(yōu)勢。

 

然而,基于多肽類藥物的特殊性質(zhì),為獲得理想的分離效果,在多肽有關(guān)物質(zhì)檢測中使用的添加劑大多與MS不兼容,其中使用最多的添加劑是三氟乙酸,因?yàn)樗且环N強(qiáng)疏水性酸同時(shí)也是一種非常有效的離子配對劑,可以最大限度地減少色譜的二次相互作用,獲得出色的峰型及分離,而三氟乙酸有明顯的離子抑制作用,與質(zhì)譜不兼容,這就為多肽的雜質(zhì)研究增加了難度,那么多肽類藥物的雜質(zhì)研究藥怎樣進(jìn)行呢,有哪些解決困難的手段呢?

 

1、 直接替換法

 

最直接的最簡單的方法是以質(zhì)譜兼容的酸或鹽替代三氟乙酸,可替換的酸(鹽)包括甲酸(甲酸銨)、乙酸(乙酸銨)、二氟乙酸、三氟丙酸等。

 

1)甲酸、乙酸及其可揮發(fā)性緩沖鹽

 

最常見的是以甲酸替代三氟乙酸。

 

例如在某重組GLP-1類似物的雜質(zhì)譜研究中,因三氟乙酸對儀器有損傷故而選擇甲酸替代三氟乙酸,結(jié)果獲得了較好的質(zhì)譜響應(yīng)(見圖1),結(jié)合MALDI高分辨質(zhì)譜以及氨基酸全序列測序的結(jié)果,對雜質(zhì)進(jìn)行了解析,確證了可能的氨基酸序列(圖2)。

 

圖1 主要雜質(zhì)質(zhì)譜圖(圖片來源于文獻(xiàn)1)

圖2 主要雜質(zhì)氨基酸序列(圖片來源于文獻(xiàn)1)

 

除了酸也可以采用相應(yīng)的可揮發(fā)性鹽。

 

例如:在抗菌肽(cbf-14)的降解機(jī)理研究中,以甲酸銨緩沖液(pH3.0)為流動相,測定了降解雜質(zhì)的分子量信息,根據(jù)分子量初步推測出其結(jié)構(gòu)(見圖3),并闡明了這些雜質(zhì)的來源和形成機(jī)制,為后續(xù)Cbf-14和其他多肽產(chǎn)品質(zhì)量研究提供參考。

圖3 Cbf-14雜質(zhì)結(jié)構(gòu)式推測(圖片來源于文獻(xiàn)2)

 

2)二氟乙酸

 

以甲酸、乙酸及其相應(yīng)的可揮發(fā)性鹽替換三氟乙酸是最常見的行之有效的作法,但是在實(shí)際應(yīng)用過程中會發(fā)現(xiàn)很多多肽在甲酸或甲酸銨等流動相中峰型較差,分離度嚴(yán)重受損,并且那些對pH較為敏感的組分保留時(shí)間及出峰順序可能會發(fā)生難以預(yù)測的變化,影響雜質(zhì)指認(rèn)。這時(shí)可以考慮以二氟乙酸替換三氟乙酸(見圖4)。

 

 

二氟乙酸的酸強(qiáng)度較甲酸強(qiáng),可以最大限度的確保出峰順序不發(fā)生變化,同時(shí)又可以獲得較好的色譜峰型和分離度,此外由于其疏水性較低,有利于影響電噴霧液滴的表面張力對質(zhì)譜信號沒有明顯的抑制作用,可以在盡量確保峰容量的情況下獲得較強(qiáng)的質(zhì)譜響應(yīng)。有學(xué)者采用8種不同的多肽組分,分別以0.1%甲酸、0.1%二氟乙酸及0.1%三氟乙酸為流動相,對比其質(zhì)譜響應(yīng),證實(shí)了二氟乙酸的質(zhì)譜響應(yīng)較三氟乙酸有明顯提升(見圖5)。

 

圖5 甲酸、二氟乙酸、三氟乙酸質(zhì)譜響應(yīng)對比圖(圖片來源于文獻(xiàn)4)

 

遺憾的是,目前這種試劑普遍還沒有色譜級或質(zhì)譜級規(guī)格產(chǎn)品,購買的產(chǎn)品中通常有較高濃度的鈉和鉀,可能會破壞質(zhì)譜的可解釋性,使用時(shí)需仔細(xì)評估其純度,必要時(shí)可蒸餾處理后使用。

 

2、 二維色譜

 

除了上述直接替換的方法,還可以嘗試二維色譜法。二維色譜既可以原汁原味的保留多肽類藥物的有關(guān)物質(zhì)液相條件,同時(shí)又避免了質(zhì)譜兼容性差的問題。

 

二維色譜最初是用于解決多組分樣品在一維色譜難分離的問題的,近些年也逐漸被用于解決質(zhì)譜難兼容的雜質(zhì)研究問題,多肽類藥物的雜質(zhì)研究就是其中之一。通常第一維色譜采用有關(guān)物質(zhì)色譜條件,然后選擇待研究雜質(zhì)組分將其切入二維色譜中,二維色譜是與質(zhì)譜兼容的色譜條件,二維色譜通常采用簡單的通用大梯度或者等度,通過二維色譜將待測組分送入質(zhì)譜檢測器,測定其分子量。

 

例如某多肽類原研制劑CBTC,依據(jù)其進(jìn)口注冊標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)物質(zhì)方法的流動相為磷酸鹽緩沖液,由于磷酸鹽是難揮發(fā)性鹽,因此與質(zhì)譜難兼容,在其雜質(zhì)研究中研發(fā)人員運(yùn)用二維液相色譜技術(shù)進(jìn)實(shí)現(xiàn)一級分離組分的快速脫鹽處理,然后進(jìn)行質(zhì)譜分析,最終對標(biāo)準(zhǔn)中提到的雜質(zhì)進(jìn)行了定性分析,并推測出其結(jié)構(gòu),結(jié)果見下表(見表1)。

 

表1 CBTC 雜質(zhì)列表

 

3、 半制備

 

如果既無法找到適宜的替代添加劑也不具備二維色譜,還可以嘗試一種稍復(fù)雜的方法,就是從液相中接出待測組分,然后將其富集,再通過LC-MS測定其分子量。這種方式適合測定含量相對較高且與相鄰雜質(zhì)基線分離的雜質(zhì)。在某項(xiàng)目中,我們需要測定某多肽酸降解雜質(zhì)的分子量,有關(guān)物質(zhì)方法中使用的添加劑是三氟乙酸,當(dāng)時(shí)采用甲酸替換三氟乙酸導(dǎo)致分辨率極度下降且雜質(zhì)出峰順序似乎發(fā)生了變化,無法辨別哪個(gè)雜質(zhì)是酸降解雜質(zhì),當(dāng)時(shí)也沒有二維色譜,于是先采用分析液相高濃度進(jìn)樣,然后接收酸降解雜質(zhì)的餾分,大體積注入質(zhì)譜儀中,最終獲得了該雜質(zhì)的分子量。

 

小結(jié)

 

多肽類藥物的雜質(zhì)研究是其質(zhì)量控制的重要組成,當(dāng)所開發(fā)的有關(guān)物質(zhì)檢測方法與質(zhì)譜難兼容時(shí)我們不妨試試上述幾種方法,不管是哪一種多肽,相信總有一種辦法適合你。

 

參考文獻(xiàn)

 

[1] 梁濤,GLP-1類似物雜質(zhì)研究(研究論文)

 

[2] Yitong Huo,Characterization of structurally related peptide impurities using HPLC?QTOF?MS/MS: application to Cbf?14, a novel antimicrobial peptide,Analytical and Bioanalytical Chemistry (2022) 414:6485–6495.

 

[3] Jennifer M. Nguyen,High sensitivity LC-MS profiling of antibody-drug conjugates with difluoroacetic acid ion pairing,Taylor &Francis ,2019, VOL. 11, NO. 8, 1358–1366.

 

[4]Jennifer Nguyen,Improving LC-MS Separations of Peptide with Difluoroacetic Acid Ion Pairing, Waters Corporation ,Milford MA USA.

 

[5]王書珊,?維液相?譜-質(zhì)譜聯(lián)?技術(shù)在多肽類藥物有關(guān)物質(zhì)研究中的應(yīng)?(研究論文)

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來源:藥事縱橫

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