Tuzaklamalı iyon hareketliliği-kütle spektrometrisi ile monoklonal antikorların yapısal analizi
Structural analysis of monoclonal antibodies by trapped ion mobility-mass spectrometry
Yazar: SERHAT ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. BEKİR SALİH
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Monoklonal antikorlar =   ; İyon taşıma spektrometrisi = Ion mobility spectrometry

Özet:
Monoklonal antikorlar (mAb), biyoteknoloji temelli ilaçların en büyük grubunu oluşturarak ilaç sektöründe önemli bir yer tutmaktadır. Bu ilaçların karmaşık kimyasal yapıları ve çeşitli bileşenlerden oluşan örnekleri nedeniyle üretim süreçleri ve analizleri oldukça zahmetlidir. Bu sebeple, mAb tabanlı ilaçların yapısal özelliklerinin eksiksiz bir şekilde analiz edilip değerlendirilmesi, bu ilaçların geliştirilmesi aşamalarında kritik bir öneme sahiptir. Bu gereksinimi karşılamak için, mAb'ların karakterizasyonunda kromatografik, spektroskopik ve spektrometrik yöntemleri bir arada içeren tamamlayıcı analiz teknikleri geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu analizlerde çoğunlukla kütle spektrometrisi (MS) yöntemleri tercih edilmektedir. Aynı zamanda, iyonların gaz fazındaki etkin çarpışma kesiti (CCS) değerlerine dayalı olarak ayrıştırıldığı iyon hareketliliği (IM) tekniği ile kütle spektrometrisinin birlikte kullanıldığı sistemler (IM-MS), mAb türlerinin konformasyonel analizlerinde etkili bir yöntem olarak öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, monoklonal antikor ilaçlarının konformasyonel analizlerini gerçekleştirmek amacıyla tuzaklamalı iyon hareketliliği spektrometrisi (TIMS) teknolojisine dayalı analitik yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmalarda TIMS teknolojisi, sıvı kromatografisi (LC) ve kapiler elektroforez (CE) ön ayırma teknikleriyle birleştirilmiş; ayrıca, herhangi bir kolon ya da kapiler ayırma işlemi uygulanmaksızın doğrudan infüzyon yöntemi kullanılarak gaz fazında ayırmayı sağlayan TIMS teknolojisiyle mAb analiz yöntemleri geliştirilmiştir. Tez sonucunda, IM-MS analiz yöntemlerinden elde edilen lot-to-lot bevacizumab analiz verileri ile yüzey plazma rezonans (SPR) analizleri, dairesel dikroizm (CD), yük varyantları ve glikan analizlerinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış, varyantların ve modifikasyonların mAb konformasyonu üzerindeki etkileri ile ilgili önemli bilgiler elde edilmiştir.

Abstract:
Monoclonal antibodies (mAbs) constitute the largest group of biotechnology-based drugs, holding a significant position in the pharmaceutical industry. Due to the complex chemical structures of these drugs and the diverse composition of their samples, the production processes and analyses of mAb-based drugs are quite challenging. Hence, a thorough analysis and evaluation of the structural properties of mAb-based drugs are critically important during the drug development stages. To meet this analytical requirement, complementary analytical techniques that combine chromatographic, spectroscopic, and spectrometric methods are being developed for the characterization of mAbs. In these analyses, mass spectrometry (MS) techniques are predominantly used. Additionally, systems that combine ion mobility (IM), based on the separation of ions in the gas phase according to their collision cross section (CCS) values, with mass spectrometry (IM-MS), are also used effectively for the conformational analysis of mAb species. In this thesis, analytical methods based on trapped ion mobility spectrometry (TIMS) technology were developed to perform the conformational analyses of monoclonal antibody drugs. In these studies, TIMS technology was combined with liquid chromatography (LC) and capillary electrophoresis (CE) pre-separation techniques; in addition, mAb analysis methods were developed using TIMS technology to provide gas-phase separation via direct infusion without any pre-separation or purification using a column or capillary. As a result of this thesis, lot-to-lot bevacizumab analysis data obtained from IM-MS analysis methods were compared with the data from surface plasmon resonance (SPR) analyses, circular dichroism (CD), charge variants, and glycan analyses. This comparison provided valuable insights into the effects of these variants and modifications on the conformational structure of mAbs.