タンパク質特性解析ソフトウェア Protein Metrics 社製品カタログ 修飾ペプチド タンパク質同定翻訳後修飾 シークエンスバリアント解析ペプチドマッピング ピーク比較未消化タンパク質解析モノクローナル抗体 De Novo シークエンス フィルジェン株式会社
バイオ医薬品開発におけるタンパク質特性解析 バイオ医薬品の開発プロセスにおいては ターゲットタンパク質の同定や定量 また抗体医薬におけるモノクローナル抗体のペプチドシークエンスや翻訳後修飾の検出など 様々な局面で質量分析装置を用いたタンパク質特性解析を行うことになります Protein Metrics 社では これら開発プロセスの様々なステップで利用可能なソフトウェアをラインナップしており 医薬品開発におけるタンパク質特性解析を強力にサポートいたします Target Assessment Hit Identification Lead Identification Lead Optimization Clinical Studies GMP Manufacturing De novo sequencing Clone selection Epitope mapping Method development Establishing CQA s Forced degradation studies Stability studies Comparability studies Higher Order Structure Quality testing Product release Similarity studies High demands placed on development groups Peptide, Protein, and Sequence ID Intact Analysis Peptide Mapping Supernovo : mab de novo sequencing Byonic : Protein & Peptide identification Intact Mass : Protein presence confirmation Samples comparison Byologic : Variants inspection, quantification, and reporting Byomap : Chromatogram annotation and comparison Byos One-touch platform that launches seamless workflows for complex biotherapeutic characterization 1
Protein Metrics ワークフロー Protein Metrics 社ソフトウェアのワークフローは 解析結果レポートに信頼性を与えます タンパク質の特性評価では 私たちはクロマトグラフィーやキャピラリー電気泳動 また質量分析データを ベンダーニュートラルなプラットフォームで解析を行うことになります Protein Metrics 社では 共通のプラットフォームで直感的なインターフェースから 迅速にデータ解析を行うソフトウェアを開発しており タンパク質 R&D における すべての関連データを単一の表示機能を用いて 組み立てとレポーティングを行うといった厳格な手続きを効率化させることが可能です Protein & Peptide Identification Glyco Analysis Quality/Product Verification Intact & Subunit Analysis Peptide Level Characterization Higher Order Structure Comprehensive Characterization Protein & Peptide Identification - Proteomics - Proteoform profiling - Host cell protein analysis - De novo sequencing Glyco Analysis - Glycosylation profiling and localization (N- and O-linked) - Intact glycoprotein profiling - Released glycans Quality/Product Verification - Product release - Quality testing - De novo sequencing - Modification Localization Intact & Subunit Analysis - Intact mass profiling - Native MS analysis - Antibody Drug Conjugates (ADCs) - Subunit analysis Peptide Level Characterization - PTM Analysis (Oxidation, Deamidation, and other PTMs) - Peptide Mapping - Disulfide bond profiling - Sequence variant analysis - Multi-Attribute Method (MAM) - Top-down sequencing Higher Order Structure - Solvent Accessibility - Disulfide bond analysis - Epitope mapping - Charge Variant Profiling (CE, or LC) Comprehensive Characterization - Cell Line Selection - Stability studies - Biosimilar studies - Antibody Drug Conjugates (ADC) 2
スクリーニング工程の短縮 バイオ医薬品開発における候補タンパク質のスクリーニングでは 多くの場合 分析装置メーカーの解析ソフトウェアで基本的なデータ解析を行い その後に別のデータ解析ソフトウェアで解析結果データを編集して 解析結果レポートとしてまとめます そのため 同時に解析可能なデータ数に制限があったり また複数のプラットフォームが異なるソフトウェアを組み合わせて使用することになるため ソフトウェア間のデータの橋渡しを行うために Microsoft Excel やスクリプトなどを使用して 出力データファイルの編集が必要になることがあります Protein Metrics 社のソフトウェアでは 複数のデータをまとめて解析を行うことができ またこれらの工程をすべて単一のプラットフォームで実行することができるため データの受け渡しなどもシームレスに行うことができ 作業工程を大幅に短縮することが可能です Traditional workflow without Protein Metrics 2 days sample prep, acquisition Workflow with Protein Metrics 2 days sample prep, acquisition Limited set of PTMs Dozens of PTMs [More Scope] 5-10 samples per study Use Vendor software Dozens of samples [More Scope] One Software platform for validating, calculating and reporting Re-process in 3 rd Party 1 3 days Use Macros to calculate Report by cut-and-paste 10 12 days 3
Configurable, automated reports 解析ワークフローとソフトウェアラインナップ Protein Metrics 社では タンパク質特性評価の様々な用途に合わせたソフトウェアをラインナップしており 解析ワークフローに合せて 最適なソフトウェアを選択してお使いいただくことができます また Protein Metrics 社ソフトウェア同士を連携して使用することもでき シームレスな手順で より詳細な解析結果データを得ることが可能です MS1 data Intact Mass Deconvolution LC & MS1 data LC-MS/MS data file(s) Sequence file(s) MS/MS data MS/MS Search engine Comprehensive identifications Advanced peptide mapping Chromatogram-centric MS2 IDs MS1 data MS/MS data Inspection and quantification Peptide-centric analysis Complete mab sequencing 各メーカーの分析装置プラットフォームのサポート Protein Metrics 社ソフトウェアは さまざまな質量分析装置メーカーのデータに対応しており Thermo Fisher Scientific 社 SCIEX 社 BRUKER 社 Waters 社 Agilent 社 島津社の質量分析装置から出力された MS/MS データファイル (.raw,.d,.wiff,.lcd,.mzml フォーマット ) を使用して解析を行うことができるため ファイルフォーマットの変換作業などが必要ありません 4
Byos - バイオ医薬品特性解析ソフトウェア MS/MS 検索の実行と 同定された XIC データ比較 MS1 データと In silico XIC データの比較 MS/MS 検索結果を用いたクロマトグラム解析のワークフローを利用可能 MS1 データを用いた In silico クロマトグラム解析のサポート 未消化タンパク質 還元タンパク質 薬物抗体複合体解析のための バイアスのないデコンボリューションを使用可能 シークエンスバリアント解析 宿主細胞タンパク質の定量 ジスルフィド結合マッピングなどの応用的な解析も自動で実行 自動で De Novo シークエンスを実行 搭載ワークフロー Byos には バイオ医薬品特性解析に利用する様々なワークフローが標準で搭載されています これらのワークフローを使用することで 最適な設定でデータ解析を行うことができ バイオ医薬品開発における 開発コストや時間を削減することができます ワークフローの実行 Byos では ワークフローを選択して 解析に用いる各種データの読み込みを行い 解析結果やレポート作成までをユーザーフレンドリーなインターフェース上で 簡単に実行することが可能です 1. ワークフローの選択 2. 生データファイルをドラッグ & ドロップ 5
3. タンパク質アミノ酸配列データ (FASTA ファイル ) をドラッグ & ドロップ 4. 計算の実行 Processes all MS/MS searches Assembles the project and extracts XICs Creates report 5. プロジェクトデータとレポートの確認 ワークフローと各モジュールの対応 Byos では 解析に使用するコンピュータにインストールされている 同 Protein Metrics 社の各ソフトウェア (Byonic, Byologic, Byomap, Intact Mass, Supernovo ) のライセンス数に合わせて 使用可能なワークフローが増えていきます 6
Byonic - 修飾ペプチド タンパク質同定用サーチエンジン トップダウンおよびボトムアップのサーチ機能 Modification Fine Control による 20 種類以上の修飾の高感度かつ迅速な検索 Wildcard Search による 未知の修飾の検索 糖ペプチド検索 ジスルフィド結合と架橋構造の同定 シークエンスバリアント検索および修飾部位の特定 あらゆるタイプのフラグメントに対するスコアリングモデル : CID, TOF-TOF, QTOF HCD, ETD/ECD, EThcD Search All common Common + rare Running Time 17min 35sec 6min 1sec Modification Fine Control 検索する修飾情報をリストから設定 修飾リストは Unimod をサポート リストに登録されていない修飾はマニュアルで設定可能 修飾タイプは Fixed と Variable(common, rare) の 3 種類 Variable を common と rare に分けることで 検索時間を短縮 Wildcard Search 予期せぬ修飾 または未知の修飾の検証 オプションにチェックを入れ mass delta 設定するだけで実行 検索するアミノ酸残基を指定することも可能 Glycopeptide Search グリコペプチドの検索 N- 結合型および O- 結合型の両方をサポート 特定のグリカン組成を指定するか グリカンデータベースを選択して検索 ユーザーの作成したグリカンデータベースも利用可能 7
Byonic Viewer: 付属ビューワー Byonic による検索結果を閲覧するためのビューワー Protein List, Peptide Coverage Map, Peptide List, Spectrum の 4 画面から構成 ヒットしたタンパク質 ペプチド情報や p-value などの統計値 検出された修飾基および修飾部位 スペクトルなどの閲覧 Peptide List Protein List Protein Coverage Map Spectrum Preview : Byonic 補助ツール Byonic による検索を補助するツール Byonic 用の検索パラメーターファイルの作成 Byonic との連携による解析の半自動化 マススペクトル タンパク質データベース フラグメントタイプ 消化酵素 ( ラべリング ;TMT, itraq など ) Byonic 検索用パラメーターの出力 解析者によるパラメーターのレビュー Preview -Byonic ワークフロー 消化特異性 (fully or semi- tryptic) プリカーサーの許容する質量誤差 フラグメントの許容する質量誤差 システインのアルキレーション : oxidatation, deamidation など 検索結果 8
Byologic - 翻訳後修飾 シークエンスバリアント解析 アミノ酸配列変化や翻訳後修飾 未修飾物の分解によるサンプル間濃度変化などの同定 偽陽性データの高速除去 変異ペプチドと非変異ペプチドの MS1, MS2 スペクトルを可視化して比較が可能 XICs を用いた 翻訳後修飾のラベルフリー定量 解析結果の図やテーブルのファイル出力 翻訳後修飾解析 酸化 脱アミド化 グリコシル化 糖化などの翻訳後修飾の解析は 治療用タンパク質の開発において一般的であり クローン選択や手法の開発 ストレステストの過程などを通じて行われます そのため これら翻訳後修飾の正確な定量が 開発工程および規制機関へのレポート提出の際に必要になります Byologic では 同定したペプチドの翻訳後修飾の精査や定量を行い 分かりやすいグラフやレポートとして出力することが可能です シークエンスバリアント解析 細胞株においては 突然変異や翻訳の間違いにより タンパク質のアミノ酸配列の変異が発生し タンパク質機能の効力 免疫原性などに影響を及ぼします 配列の変異自体は 様々なプロテオミクス検索エンジンで同定を行うことは可能ですが その変異がレアなものかどうかの判定によって 偽陽性を区別する必要があります Byologic では Byonic と連携させた解析ワークフローを用いて タンパク質の配列変異の精査と定量を行い 治療タンパク質の開発などに役立てることができます Byomap - ペプチドマッピング ピーク比較 In silico 消化または MS/MS 検索データを使用し ペプチドの溶出ピークを自動でアノテーション付け MS, MS/MS または手動検索データに基づいた アノテーション付けと評価 複数の UV or TIC ペプチドマップデータの 正確なアライメントと定量による比較 同時溶出ピークの同定 許容外強度のピークの重要品質特性 (CQA) の追跡 解析結果の図やテーブルのファイル出力 ペプチドマッピング ペプチドマッピングにおける クロマトグラムペースラインの調整 関連するクロマトグラムと MS データの統合 ピークの精査と境界の異なるピークの統合 溶出ペプチドの同定 ピークのラベリングやアノテーション さらにレポートの作成といった一連の複雑な工程を ワークフローによって容易に実行でき 定量化によるピークの比較を行うことができます 不明ピークの検出 小さいイオンから溶出されたピークは 基本的にアノテーションされず 詳細な解析やレポーティングを行うには 煩雑な解析ステップが必要です Byomap では このような小さく アノテーションされていないピークを検出し レポート出力が可能です 9
Intact Mass - 未消化タンパク質解析 自動または手動によるクロマトグラフタイムウインドウ 最大エントロピーの欠点を回避した 最新の荷電状態デコンボリューションアルゴリズムを搭載 質量同定の自動アサイン 複数サンプルデータにおけるバッチ処理と自動的な対象比較 ADC サンプルにおける DAR の自動計算 解析結果の図やテーブルのファイル出力 デコンボリューション 未消化タンパク質の測定を行う場合 エレクトロスプレーによって作成された多価電種から再構築された分子量を得るために 質量スペクトルデータのデコンボリューションが必要です Intact Mass に搭載されているデコンボリューションアルゴリズムは 生データから得られた情報を保持しつつ 同位体の情報を明確にするようにデザインされています ピークの鮮明化 Intact Mass では 天文学分野の画像処理に使われている Richardson-Lucy sharpening (deblurring) アルゴリズムを搭載しており 検出ピークの鮮明化を行うことが可能です Supernovo - モノクローナル抗体 De Novo シークエンス ロバストな MS/MS スコアリングアルゴリズムに基づき 自動で De Novo シークエンスを実行 モノクローナル抗体フレームワークへ ペプチド配列の自動アセンブルを実行 ドラッグ & ドロップによる MS/MS 生データファイルの簡単インポート MS1, MS2, XIC のすべてのペプチドの表示を行う ユーザーフレンドリーなビューワーを搭載 MS, MS/MS のアミノ酸残基間の開裂をまとめたサマリーを作成 偽陽性の迅速な検出 さまざまなフォーマットでの解析結果の図やテーブルのファイル出力 De Novo シークエンス Supernovo は 複数の消化酵素から作成された質量分析データを読み込み データのアセンブルによって 完全な抗体のアミノ酸配列データを得ることが可能です また 非常に使いやすいインターフェースを搭載し 画面上で様々なデータを簡単に確認することが可能です このアセンブルアルゴリズムでは はじめに抗体のスキャホールドが作成され 続いて CDR( 相補性決定領域 ) 配列とフレームワーク領域の変異が決定されます 決定した抗体配列データは FASTA ファイルとしてエクスポートが可能です 解析結果の評価 解析結果には 抗体の重鎖と軽鎖の領域において アミノ酸残基ごとにカバーするペプチド配列のカバレッジの深度が計算され 配列の正確性の評価に活用することができます また解析結果の配列データには データのエラー率によるラベルや 信頼性のデータなども同時に表示されます 10
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