Correlation between structural antibody dynamics and oxidation

Monoclonal antibodies make up roughly half of all approved biologics on the market. Being proteins however, they are susceptible to oxidation during either the manufacturing process or the storage conditions, which can occur via several pathways, such as metal-catalyzed oxidation, due to the presence of redox-active metals, photooxidation, due to exposure to light, or the presence/formation of reactive oxygen species (ROS). Oxidation can have a profound effect on therapeutics' stability, immunogenicity and efficacy, therefore having a reliable method to predict oxidation sites and its subsequent effects could prove useful in both drug design and assessment of storage conditions. In this study, Bevacizumab was oxidized with AAPH (2,2'-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride) and then analyzed with LC-MS/MS, CD-UV spectroscopy and UV spectroscopy thus obtaining experimental information about the oxidized residues and effects on the structure; in-silico methods were then used to validate the existing oxidation prediction models and to characterise the effects at a molecular level.

Gli anticorpi monoclonali costituiscono circa la metà di tutti i farmaci biologici approvati sul mercato. Però, essendo proteine, sono suscettibili all'ossidazione durante il processo di produzione oppure durante la conservazione del farmaco, che può avvenire in vari modi, tra cui l'ossidazione catalizzata dai metalli, che avviene a causa di metalli redox-attivi, la foto-ossidazione, che avviene a causa dell'esposizione alla luce, oppure la presenza di specie reattive dell'ossigeno (ROS). L'ossidazione può avere un effetto profondo sulla stabilità, immunogenicità ed efficacia di un farmaco, quindi disporre di un metodo affidabile per prevedere i siti di ossidazione e i loro effetti può essere utile sia nella progettazione di un farmaco che per la valutazione delle condizioni di conservazione. In questo studio, Bevacizumab è stato ossidato con AAPH (2,2'-Azobis(2-amidinopropane) dicloridrato) e poi è stato analizzato con LC-MS/MS, spettroscopia CD-UV e spettroscopia UV, ottenendo così informazioni sperimentali riguardanti i residui ossidati e gli effetti sulla struttura; sono stati poi usati metodi in-silico per validare i modelli di predizione dell'ossidazione esistenti in letteratura e per caratterizzarne l'effetto a livello molecolare.