Ob in der Behandlung von Rheuma oder Krebs – monoklonale Antikörper sind zentrale Therapiebausteine der modernen Medizin. Doch die komplexen Strukturen der Peptide machen eine Analytik der Wirkstoffe herausfordernd. Moderne LCMS-Methoden können dabei unterstützen und manuelle Probenvorbereitungsschritte durch spezielle Nanopartikel verringern.

Der modernen Medizin gelingt es immer mehr, ein fortgeschrittenes Verständnis von Krankheiten auf molekularer Ebene zu gewinnen. Diese neuen Erkenntnisse der Grundlagenforschung haben in der biopharmazeutischen Industrie die Forschung, Produktion und Herstellung von monoklonalen Antikörpern (mAbs) erheblich verstärkt. Tatsächlich waren fünf der zehn meistverkauften Medikamente in den USA im Jahr 2016 mAbs. mAbs werden bereits heute für die Behandlung lähmender und lebensbedrohlicher Krankheiten eingesetzt, wie rheumatoide Arthritis, Morbus Crohn, Plaque-Psoriasis und Colitis Ulcerosa. Sie bekämpfen auch bestimmte Arten von z. B. Darm-, Lungen-, Eierstock- oder Magenkrebs.

Analyse von mAbs

Für die gezielte Wirkung der mAbs ist einiges an Entwicklungsarbeit notwendig. So werden beispielsweise die Wirksamkeit und Toxizität, die Absorption und Verteilung, der Stoffwechsel und die Ausscheidung bestimmt.

Die Bioanalyse von mAbs greift dabei oft auf die ELISA-Methode zurück (enzyme-linked immunosorbent assay). Diese enzymatischen Schnelltests werden häufig zum Nachweis und zur Quantifizierung von Biotherapeutika wie Antikörpern eingesetzt. Es gibt jedoch kritische Probleme in Bezug auf Wirksamkeit und Effizienz des ELISA, einschließlich der Einflüsse von Kreuzreaktionen und hemmenden Substanzen, die zu Falschbefunden führen können.

LC-MS als Alternative für die Bestimmung von mAbs

Um die Probleme der Schnelltests zu umgehen, ist die Flüssigchromatographie mit massenspektrometrischer Detektion (LC-MS) eine ideale Methode. Durch die strukturindizierte Analyse im LC-MS lassen sich die Probleme der ELISA-Tests umgehen. Zudem können LC-MS-Geräte aufgrund ihrer Genauigkeit und Empfindlichkeit auch kritische Messungen durchführen. Allerdings steigt dagegen der Aufwand für die Probenvorbereitung. Die mAbs müssen dabei denaturiert, reduziert und alkyliert sowie anschließend enzymatisch verdaut werden.

Selbst in der Detektion gibt es einige Hindernisse. So ist gerade bei großen Proteinen wie Antikörpern eine Analyse erst nach einer Aufspaltung in eine große Anzahl kleinerer Peptide, darunter die Signaturpeptide, möglich. Sie erhöhen das Hintergrundrauschen und die Ionisationsunterdrückung und werden zu einer großen Herausforderung im LC-MS-System.