Product

次世代タンパク質特性評価システム

AQS3™pro

次世代タンパク質特性評価システム

タンパク質の二次構造、類似性、安定性、凝集、定量の高感度解析が可能

RedShiftBio社製 次世代タンパク質特性評価システム AQS3™proは、マイクロ流体変調分光法(Microfluidic Modulation Spectroscopy; MMS)を用いたタンパク質・ペプチド特性評価システムです。

従来のタンパク質二次構造解析技術を大幅に上回るダイナミックレンジ、感度、精度を提供しながら、自動化された解析方法で、タンパク質の二次構造、類似性、安定性、凝集、定量に関する測定をラベルフリーで行うことができます。

創薬・製剤・製造まで、すべての開発フェーズにおけるバイオ医薬品の特性評価をサポートします。



特長

  • 5種類のタンパク質品質評価が可能:
    二次構造、 類似性、化学的および熱安定性、凝集、定量
  • ラベルフリーの解析
  • 広い解析濃度範囲 (0.1 ~ >200 mg/mL) により、サンプルの希釈または濃縮不要
  • 従来のFTIR分光法と比較して、感度を30X改善
  • 自動化システムにより、24または96ウェルでの同時解析が可能
  • シンプルなワークフロー:
    専用のプレートに水・バッファ・サンプルを載せ、試験プロトコル選択し、
    スタートボタンを押すだけで自動的に測定を実行
  • AQS3deltaソフトウェアによる容易なデータ解釈が可能



Learn about the AQS3pro - The Next Generation in Protein Characterization

ページの先頭に戻る

マイクロ流体変調分光法 (Microfluidic Modulation Spectroscopy; MMS)の原理



中赤外レーザーを用いて AmideIバンド(1590~1710cm-1)における微分吸光度を測定し、タンパク質二次構造の変化を高感度に検出することが可能な技術です。

FTIR分光法で使用される従来の光源より100倍以上明るい、可変波長の量子カスケードレーザーが、マイクロ流体セルを通過してタンパク質溶液を探査します。

マイクロ流体セルでは、サンプルとリファレンス(バッファー)フローが急速に交互に切り替えられながら、サンプルとリファレンスの微分吸光度が各波長で測定され、連続的かつ自動的にバックグラウンドの減算が行われます。このことにより測定精度、正確性、シグナル・ノイズ比を劇的に改善し、高い再現性を実現します。

ページの先頭に戻る

AQS3deltaソフトウェア

AQS3deltaはAQS3proで取得した高品質な微分吸光度スペクトル(diffAU) データを迅速かつ容易に処理する強力な解析パッケージです。次のデータ解析ワークフローのようにタンパク質特性に関するデータを提供します。

※データは1mg/mL BSAの測定によるもの。

ページの先頭に戻る

アプリケーション

複雑な製剤バッファー中のモノクローナル抗体の解析

ウシ血清アルブミン (BSA) の熱変性の解析

ヒトIgG1への圧力と化学的環境の影響の解析


   複雑な製剤バッファー中のモノクローナル抗体の解析

ネイティブなモノクローナル抗体(IgG1)は、製剤バッファー(10mM Histidine、245mMのTrehalose、10mM Methionine、0.05%PS-20、pH 5.2)で1、5、10、20、50、100、150mg/mL 希釈系列を調製し、AQS3™proで解析しました。 MMSは、高い再現性と精度で広い濃度範囲にわたってモノクローナル抗体の定量分析を可能にすることが示されました。また、MMSは解析のために濃縮サンプルの希釈を必要とせず、光学的に活性な製剤バッファー成分から全く干渉を受けないこと明らかになりました。


Figure 1:微分吸光度スペクトル(diffAU)と直線濃度範囲。
(左) 各濃度のdiffAUのreplicateは、極めて整合しており、測定の卓越した再現性と精度を示している。
(右) タンパク質濃度に対するこの最大diffAUのプロットは、1~150mg/mLの濃度範囲にわたりR2=0.999で直線である。



Figure 2:絶対的な吸光度スペクトル(absAU)と二次導関数スペクトル。(左) 濃度のノーマライゼーションとタンパク質置換を計算に取り入れ、diffAUスペクトルからabsAUスペクトルを算出。このabsAUスペクトルと異なる濃度の抗体サンプルの二次導関数スペクトルは、それぞれしっかりと整合し、抗体の二次構造は、希釈により変化しないことを示す。



Figure 3:Area of Overlap(AO)と類似性の比較。
5 mg/mLのサンプルreplicatesの平均AOと比較したとき、1-150mg/mLのサンプルは全ての濃度範囲にわたり>98%の類似性を示す。 



Figure 4:高次構造(Higher Order Structure; HOS)の解析。HOS解析(ガウスカーブフィッティング)は、すべてのサンプルが全ての濃度範囲にわたって類似した二次構造を持つことを示す。

※RedShiftBio Application Note : 2019-03 “Monoclonal Antibody Analysis by Microfluidic Modulation Spectroscopy in a Complex Formulation Buffer (1 to 150 mg/mL)” から引用

▲ アプリケーションの先頭へ戻る



   ウシ血清アルブミン (BSA) の熱変性の解析

異なる濃度(1mg/mL、20mg/mL、100mg/mL)のBSAサンプルは、25~90℃の温度範囲で20分間インキュベートし、MMS解析のために室温に冷却しました。タンパク質微分吸収スペクトルは4 cm-1ステップで約1700~1600cm-1のamide Iバンド全体で自動的に取得し、AQS3delta ソフトウェアを用いて解析しました。すべての測定は室温で行い、すべてのサンプルは希釈、透析または他のサンプル調製なしでネイティブ形状で測定しました。

高感度なMMS解析は、BSAの変性と凝集の発生を明確に示しました。



Figure 1:1mg/mLのBSA変性。温度が増加するに従って、αヘリックス構造(1656cm-1)の損失が観察された。これはタンパク質の変性を示す。また、β構造(1618と1692cm-1)の増加が観察され、これは凝集の発生を示す。これらの二次構造変化は60℃から始まり、80℃でプラトーに達するようであった。 20mg/mL、100mg/mLのサンプルにおいても1mg/mLで観察される結果と類似していたが、100mg/mLの70℃を上回る温度ではサンプルのゲル化が起こったため計測不能であった (data not shown)。

※RedShiftBio Application Note : 2019-01 “Thermal Denaturation Analysis of Bovine Serum Albumin over Wide Concentration Range by Microfluidic Modulation Spectroscopy” から引用

▲ アプリケーションの先頭へ戻る



   ヒトIgG1への圧力と化学的環境の影響の解析

高い静水圧は、温度または様々なカオトロピック薬剤の作用に対して直交したタンパク質アンフォールディングを引き起こす熱力学的駆動体です。

MMSにおける圧力摂動アプローチは、モノクローナル抗体製品やバイオ医薬品の製剤開発のためのモデル・システムとして、ヒト免疫グロブリンの安定性を研究するのに用いることができます。

この研究において、特定の化学的環境でヒト免疫グロブリンをアンフォールディングさせる圧力が、平行βシート構造の逆平行β構造(アミロイドタンパク質凝集の特徴的指標)への定量的変換を促進することを示しました。



 

[左] PBSバッファー中の全てのサンプルの赤外線スペクトル。

(A) 絶対吸光度スペクトル。
(B) 絶対吸光度の二次導関数。
(C) 差異スペクトル
      (リファレンス・スペクトル:コントロール)。
(D) AQS3deltaソフトウェアからの高次構造推定値。

[右] n-propanol in PBSバッファー中の全てのサンプルの赤外線スペクトル。

(A) 絶対吸光度スペクトル。
(B) 絶対吸光度の二次導関数。
(C) 差異スペクトル
      (リファレンス・スペクトル:コントロール)。
(D) AQS3deltaソフトウェアからの高次構造推定値。

Figure : 
2セットのヒト IgG1サンプル(約4.5mg/mL)をPBSとPBS in n-プロパノール(10%)で調製した。
サンプルは、室温(25℃)でBarocycler 2320EXTを使用して一連の圧力(40、50、60、90 kPSI)に15分間さらし、周囲条件に戻した。追加のサンプルは2分間加熱し(80℃)、周囲環境に戻した。このサンプルは、沈降タンパク質を除去するために、遠心分離した(15000g、10分間)。この上清画分を集め、ブラッドフォードアッセイを使用して濃度を測定した。AQS3proを使用して周囲温度(25℃)でサンプルを測定した。各サンプルは replicate測定を行い、データをAQS3deltaで解析した。


※グラフ画像をクリックするとより大きなサイズで表示できます。

※RedShiftBio Poster ”Pressure-perturbation of protein secondary structure coupled with Microfluidic Modulation Spectroscopy –a powerful platform for biopharmaceutical formulations development.”から引用

▲ アプリケーションの先頭へ戻る

ページの先頭に戻る

導入事例:Fina Biosolutions社

Pharmaceutical Outsourcingで取り上げられたFina Biosolutions社の事例です。同社は、AQS3pro MMSプラットフォームをワークフローに組み込んで、新しく改良されたキャリアタンパク質を開発しました。

記事タイトル Developing a New Carrier Protein for Conjugate Vaccines: Analytical Strategies for Similarity Testing and Formulation Development

結合型ワクチン用の新しいキャリアタンパク質の開発:類似性試験と製剤開発のための分析戦略
投稿日 2021年3月4日
記事URL https://www.pharmoutsourcing.com/Featured-Articles/573869-Developing-a-New-Carrier-Protein-for-Conjugate-Vaccines-Analytical-Strategies-for-Similarity-Testing-and-Formulation-Development/


ページの先頭に戻る

Testimonial - お客様の声

ターゲット医薬品会社によるモノクローナル抗体特性評価

AQS3proは、高濃度のサンプルが使用できない他の分光機器技術には必要な、高濃度のサンプルの希釈によって生じる不確定性なしに二次構造の安定性を評価することが可能であるため、大変重要です。

解析に干渉しないバッファーでのサンプル希釈によって、どのような作用(アーチファクト)が持ち込まれる可能性があるか、必ずしも分かりません。

MMSは希釈を全く必要とせず、他の手法には適合しない光学活性成分をしばしば含む製剤バッファーとの適合性があります。細胞培養の最も初期段階、製剤開発、製造過程へと、サンプルと共に推移することができ、濃度と独立したデータを生成するこの解析法は、非常に有用です。

ページの先頭に戻る

オンデマンドWebinar (ライブ実施日時:2021/7/7)

バイオ医薬品開発における分光学的手法を用いたタンパク質の特性評価事例のご紹介


RedShiftBio社製 次世代タンパク質特性評価システム AQS3™proは、新規の分光学的手法であるマイクロ流体変調分光法(Microfluidic Modulation Spectroscopy; MMS)を用いたタンパク質・ペプチドの二次構造解析システムです。従来のタンパク質二次構造解析技術を大幅に上回るダイナミックレンジ、感度、精度を提供しながら、自動化された解析方法で、タンパク質の二次構造、類似性、安定性、凝集、定量に関する測定をラベルフリーで行うことができます。二次構造という、基礎的な構造情報を取得することにより、創薬・製剤・製造まで、すべての開発フェーズにおけるバイオ医薬品の特性評価をサポートします。

本セミナーでは、MMS技術や抗体薬物複合体(Antibody Drug Conjugate; ADC)をはじめとした バイオ医薬品に関連した測定事例についてご紹介いたします。

※上記画像をクリックいただくと、Vimeoサイトが開きます。お名前等をご入力の上視聴ください。

ページの先頭に戻る

オンデマンドWebinar (RedShift社)



https://redshiftbio.com/webinars/ より、オンデマンド視聴可能なWebinarをご覧いただけます。


 Automated High-Throughput Infrared Spectroscopy For Secondary Structure Analysis Of Protein Biopharmaceuticals
   タンパク質バイオ医薬品の二次構造分析のための自動化されたハイスループット赤外分光法

Automated High-Throughput Infrared Spectroscopy For Secondary Structure Analysis Of Protein Biopharmaceuticals このウェビナーでは、ファイザー社のDr.Lucy L. Liuが、マイクロ流体変調IR分光法(MMSまたはMM-IR)を使用してタンパク質の二次構造を決定することの重要性について説明しています。 彼女の研究によると、MM-IRは、自動操作と優れた堅牢性に加えて、低濃度サンプルに対してより高い感度と再現性を備えています。
 

 Physicochemical Characterization of Antibody-Drug Conjugates
   抗体-薬物複合体の物理化学的特性評価

Physicochemical Characterization of Antibody-Drug Conjugates このウェビナーでは、次のことを学びます。
  • 治療用抗体および抗体薬物複合体の高次構造(HOS)を分析する。
  • コンジュゲートタンパク質の二次構造の影響を説明する。
  • AQS3proとMMS(Microfluidic Modulation Spectroscopy)の組み合わせにより、バイオ医薬品の二次構造解析において、信頼性の高い高感度かつ高解像度の解析が可能であることを示す。
 

 Automated Analysis Of Protein Secondary Structure Changes Due To Ligand Binding Using Microfluidic Modulation Spectroscopy
   マイクロ流体変調分光法を使用したリガンド結合によるタンパク質の二次構造変化の自動分析

Automated Analysis Of Protein Secondary Structure Changes Due To Ligand Binding Using Microfluidic Modulation Spectroscopy このウェビナーでは、次のことを学びます。
  • リガンドがタンパク質の機能をどのように変化させるかをより完全に理解するために、リガンドがある場合とない場合のタンパク質の二次構造を決定することの重要性
  • 低濃度でDMSOを含むバッファーを使用して二次構造をより高感度にプローブする方法
  • 熱ストレスによる構造変化の検出方法
  • ファイザーは、MMSテクノロジーによって可能になったAQS3proを評価し、FTIRよりも高感度かつ広い濃度範囲で二次構造をプローブしました。 このウェビナーでは、ファイザー社のディスカバリーサイエンスの構造および分子科学部門の主任科学者であるアリソンH.バルゲーゼが、タンパク質の二次構造をレガシー技術よりも効果的に測定する能力を実証するマイクロ流体変調分光法を使用したこの研究の結果と利点を紹介します。
 

 HOS biocompatibility by MMS of active and inactive biosimilars
   アクティブおよび非アクティブなバイオシミラーのMMSによるHOS生体適合性

このウェビナーでは、次のことを学びます。
  • バイオシミラーサンプルの二次構造の小さな違いを測定する方法を学びます(以前は既存の分析技術では不可能でした)
  • QC環境およびバイオシミラーHOS研究におけるマイクロ流体変調分光法の利点を理解する
  • HOS研究用の分析ツールキットの概要と、マイクロ流体変調分光法がワークフローにどのように適合するかを確認します
 

  Biophysical Characterization Of Biologics
   生物製剤の生物物理学的特性

このウェビナーでは、次のことを学びます。
  • 体液の動態を測定することは、薬の効能についての貴重な洞察を提供します
  • 生化学的および生物物理学的手法を使用して、抗体薬物複合体を最もよく特徴付けることができますか?
  • LC / MSを使用したADCのペイロードレベルと共役部位の決定。
 

  Workflows For Biotherapeutic Higher Order Structure Characterization
   生物療法の高次構造の特性評価のためのワークフロー

このウェビナーでは、次のことを学びます。
  • 融合タンパク質の高次構造
  • モノクローナル抗体の高次構造
  • バイオフォーミュレーションにおける高次構造類似性評価
  • バイオ医薬品の安定性評価ワークフロー
 

  Exploring Novel Vaccine Characterization Methodologies
   新しいワクチンの特性評価方法の調査

このウェビナーでは、次のことを学びます。
  • ワクチン開発におけるタンパク質の二次構造の特性評価が重要である理由を理解する
  • 二次構造研究のための現在の技術をレビューする
  • 集計、定量化、安定性、類似性、構造を測定および定量化するAQS3proの結果を提供します


上記のほかにも、過去に実施されたWebinarのオンデマンド視聴を、https://redshiftbio.com/webinars/ より、
ご確認いただけます。

ページの先頭に戻る

AQS3pro 構成品・消耗品

 AQS3pro 構成品
型式 商品名
RSB500-001 AQS3 pro MMSシステム (24ウェル)
RSB500-002 AQS3 delta解析ソフトウェアライセンス(1 seat)
RSB500-003 AQS3 pro 24ウェルプレート キャリア+カバー
RSB500-020 AQS3 pro 96ウェルプレート アップグレードキット
RSB500-023 AQS3 pro 96ウェルプレート キャリア+カバー
 消耗品
RSB500-005 AQS3 pro 24ウェルプレート (5枚/パック)
RSB500-006 AQS3 pro 24ウェルプレート (25枚/箱)
RSB500-007 AQS3 pro 24ウェルプレートガスケット (10個/パック)
RSB500-025 AQS3 pro 96ウェルプレート (5枚/パック)
RSB500-026 AQS3 pro 96ウェルプレート (25枚/箱)
RSB500-027 AQS3 pro 96ウェルプレートガスケット (10個/パック)
RSB500-008 AQS3 pro ニードルフィルター (4個/パック)
 交換部品
RSB500-003 AQS3 pro フローセル・アセンブリ

 

※ 本体(アナライザーユニット、電子ユニット)には、
     PCモニター、キーボード、マウスが付属します。

※ この他に以下をご用意していただく必要があります。
  • 低圧クリーンドライエアー(または窒素)供給装置
  • 高圧クリーンドライエアー供給装置
  • 水 (HPLCグレードまたは滅菌水)
  • イソプロピルアルコール (HPLCグレード )
  • クリーニング溶液
  • ソニケーターまたは脱気器


ページの先頭に戻る

仕様

次世代タンパク質特性評価システム AQS3pro
 測定仕様
測定方法 マイクロ流体変調分光法 (Microfluidic Modulation Spectroscopy)
測定タイプ 中赤外分光法
サポートするタンパク質測定法 二次構造、類似性、化学的および熱安定性、凝集、定量
フラクション回収 大部分の一般的なコレクターをサポート
濃度範囲 0.1 ~ >200 mg/mL
典型的な再現性 2 mg/mL において >98% (area of overlap)
構造(HOS) 再現性 2 mg/mL において 1% (1σ)
 自動化
測定プレート 24ウェル 、96ウェル
キャリブレーションと洗浄 自動洗浄・クリーニング・キャリブレーション
 光源・検出器
光源 連続波量子カスケードレーザー
スペクトル範囲 1590~1710 cm-1 (Amide I Band)
検出器 TE冷却MCT (液体窒素フリー)
マイクロ流体セル ユーザーによる交換が可能
 ソフトウェア
OS Windows
ファイル・フォーマット CSV
解析ソフト AQS3delta
 寸法・重量・電源
寸法・重量 アナライザーユニット 約 (W) 46 x (D) 47 x (H) 56 cm、約37Kg
電子ユニット 約 (W) 27 x (D) 46 x (H) 63.5 cm、約18Kg
電源要件 100-240 VAC、<300 W、50-60 Hz



ページの先頭に戻る

References

  • Applying Microfluidic Modulation Spectroscopy in Vaccine Formulation to Identify Intermolecular Beta-sheet Aggregation of Antigens
    Ahl, P. L. et al., American Pharmaceutical Review, July/ August 2020, pp. 1–5.( )

  • Applications of microfluidic modulation spectroscopy for antibody-drug conjugate structural characterization
    Shah, K. K., American Pharmaceutical Review, 2018, 21(6).( )

  • Shaping IR Spectroscopy into a Powerful Tool for Biopharma Characterizations
    Batabyal, D. et al., BioPharm International, May 1, 2020, 33(5), pp. 42–47.

  • To Improve Protein Aggregation Assessments, Combine PCT and MMS
    McGann, M. and Larazev, A., Genetic and Engineering News, April 2020, 40(4):66-68
    DOI: 10.1089/gen.40.04.18( )

  • Native Measurement of a Biotherapeutic without Interference from Excipients Using Microfluidic Modulation Spectroscopy
    Zonderman, J. et al., Spectroscopy, Special Issues-08-01-2019, Volume 34, Issue 8 Page Number: 26–34( )

  • Automated, High-Throughput Infrared Spectroscopy for Secondary Structure Analysis of Protein Biopharmaceuticals
    Lucy L. Liu, Libo Wang, Jeffrey Zonderman, Jason C. Rouse, Hai-Young Kim
    Journal of Pharmaceutical Sciences, Volume109, Issue10, p3223-3230
    Open Access, Published :August 03, 2020
    doi.:10.1016/j.xphs.2020.07.030 ( )

  • Determining Spectroscopic Quantitation Limits for Misfolded Structures
    Brent S. Kendrick et al., Journal of Pharmaceutical Sciences 109 (2020) 933-936
    doi.:10.1016/j.xphs.2019.09.004 ( )

  • α-Sheet secondary structure in amyloid β-peptide drives aggregation and toxicity in Alzheimer’s disease
    Dylan Shea et al., PNAS April 30, 2019 116 (18) 8895-8900
    doi.:10.1073/pnas.1820585116 ( )

  • CHARACTERIZATION CORNER – A New Weapon in Formulation Development
    Matt McGann, Drug Development & Delivery October 2019 Vol 19 No 7

  • Enhanced Protein Structural Characterization Using Microfluidic Modulation Spectroscopy
    Eugene Ma, Libo Wang, and Brent Kendrick, Spectroscopy, 2018 Volume 33, Issue 7, pg 46–52 ( )


ページの先頭に戻る

この製品のメーカー

  • RedShift BioAnalytics, Inc.

コンタクトフォーム

カタログのご請求
アプリケーション資料のご請求
価格表のご請求
訪問説明のご希望(時期をご記入ください)
その他製品に関するご質問・ご相談※具体的なお問い合わせ内容をご記入ください。

キーワードから製品を探す

検索

メーカー名や製品のモデル名・型式などから検索することができます。スペースをあけて複数の単語を入力すると、 AND 絞り込み検索となります。