Skillnader i produktionsmetoder för terapeutiska antikroppar kan leda till variationer i deras struktur, beroende på det valda rekombinanta förfarandet. Distinktionerna, som är baserade på ett antal glykosyleringar, påverkar till och med antikropparnas stabilitet. Detta var resultatet av en högprecisionsjämförelse av de strukturella egenskaperna hos antikroppsisotoper som tillverkades i cellkulturer eller växter. Equipment BOKU (EQ BOKU) baserad vid University of Natural Resources and Life Sciences, Wien (BOKU) använde toppmoderna masspektrometrar för att lokalisera små skillnader i glykosyleringen av immunglobuliner.
Antikroppar är en av de mest exakta formerna av medicin och används alltmer för att bekämpa cancer och andra tillstånd. De produceras ofta rekombinant, med en rad olika tillverkningsprocesser som används. Varje process skapar en identisk proteinställning i antikroppen, men det finns skillnader i vad som kallas glykosylering, eller modifiering genom att lägga till specifika kolhydrater. Tidigare, lite var känt om hur dessa skillnader uppstår och vilken form de tar. Att identifiera dessa subtila, men potentiellt medicinskt signifikanta skillnader kräver extremt komplex analys, vilket endast är möjligt med de senaste masspektrometriprocedurerna. Ett BOKU-team hade tillgång till sådan utrustning på universitetets EQ BOKU-anläggning och upptäckte några överraskande resultat.
Teamet som leds av prof. Richard Strasser är det första att identifiera exakta skillnader i glykosyleringsmönstren för immunglobulin A, som hade producerats antingen i humana cellkulturer (HEK293) eller växtsystem (Nicotiana benthamiana). Prof. Strasser, medlem av institutionen för tillämpad genetik och cellbiologi, kommenterade:"Till och med vi blev förvånade över hur stora skillnaderna var. Det fanns skarpa kontraster mellan de två systemen när det gäller strukturen på kolhydraterna som används för glykosylering och deras position på proteinerna."
Med hjälp av ultramoderna tekniker som kallas kapillär omvändfaskromatografi och elektrospraymasspektrometri tillhandahållen av EQ, teamet lyckades analysera glykosylering i varje system in i minsta detalj. De fann att immunglobulin A som produceras i cellkulturen HEK293 hade många fler och även mer komplexa N-glykaner – en grupp kolhydrater som binder till särskilda kväveatomer – än den som produceras i cellkulturer från däggdjur. Immunglobulin A som tillverkas i växter hade också ett betydligt snävare spektrum av strukturer. Detta berodde främst på det faktum att växter inte har någon av de metaboliska vägar som krävs för däggdjursglykosylering. "Men vi såg också glykosyleringar i de antikroppar som tillverkas i växter som bara kan förekomma i växter, ", tillade prof. Strasser.
Även om glykosyleringarna i antikropparna som producerades i N. benthamiana var rent växtspecifika, antikropparna uppvisade samma bindningsegenskaper för antigener som de som tillverkats med användning av humana celler. Detta tyder på att när det gäller terapeutiska tillämpningar, valet av produktionssystem gör ingen skillnad. Dock, ytterligare analys av prof. Strassers team visade att stabiliteten hos immunglobulin A varierar beroende på produktionsmetod – en faktor som kan ha en avgörande effekt på dess användning i behandling. Analysen innebar att testa antikropparnas termiska stabilitet, som visade sig vara lägre i immunglobulin A producerat i växter. "Vi måste utföra ytterligare tester för att upptäcka hur betydelsefullt detta är för appliceringen av dessa antikroppar i behandlingen, " förklarade prof. Strasser.
Hans team har alla nödvändiga resurser för att göra just det på EQ BOKU. Banbrytande masspektrometrar, kromatografiprocedurer och kalorimetrar – och kunskapen från BOKUs experter – är alla tillgängliga för universitetets forskarlag, samt till användare från industrin och andra akademiska institutioner.
