[BioZen 솔루션] 항체의 응집체 및 전하 변이 분석을 위한
Native MS 실전 가이드
바이오 의약품 분석 시장에서 Native MS는 이제 선택이 아닌 필수적인 기술로 자리 잡고 있습니다. 단백질의 변성을 최소화하면서 고유의 구조와 상호작용 정보를 그대로 질량 분석기로 전달하는 이 기술은, 특히 응집체(Aggregate)와 전하 변이(Charge Variant) 분석에서 그 진가를 발휘합니다.
30-second Summary
- 정밀한 응집체 검출: bioZen SEC-2를 활용하여 NIST mAb의 0.12% 수준 미량 다이머(Dimer)까지 성공적으로 분리 및 확인.
- 혁신적 버퍼 안정성: MS 호환이 가능한 최적화된 WCX 버퍼 시스템을 구축하여 상온에서 2주(14일) 동안 안정적인 pH와 머무름 시간 유지.
- 고해상도 변이 분석: 6 µm 단분산(Monodisperse) 입자를 통해 Lysine 변이와 다양한 Glycoform을 Native 상태에서 명확히 식별.
Official Data vs. Columnpia Insight
제조사 공식 데이터와 컬럼피아 전문가의 실무 통찰을 비교하여 분석합니다.
| 구분 | 제조사 공식 데이터 (Phenomenex) | Columnpia 실무 인사이트 (Expert Interpretation) |
|---|---|---|
| 컬럼 하드웨어 | 바이오인활성(Bioinert) 티타늄 하드웨어 사용. | 단백질의 비특이적 흡착을 원천 차단하여 피크 테일링(Tailing)과 회수율(Recovery) 문제를 실질적으로 해결합니다. |
| 분석 유속 | SEC 분석 시 0.2 mL/min의 저유속 권장. | 저유속은 확산을 최소화하여 응집체의 미세한 어깨 피크(Shoulder peak)를 잡아내는 데 결정적인 역할을 합니다. |
| 버퍼 시스템 | Ammonium Acetate 기반의 MS 호환 버퍼 사용. | 고농도 염을 대체하면서도 분해능을 유지하기 위해 SecurityCAP™과 같은 공기 필터를 통한 pH 관리가 필수적입니다. |
Native MS (자연 상태 질량분석)Visual Aid 📸
"단백질의 스냅샷": 전통적인 분석이 단백질을 뜨거운 물에 삶아 펼쳐놓은 상태로 질량을 잰다면, Native MS는 단백질이 몸속에서 활동하는 입체 구조 그대로를 공중으로 띄워 질량을 측정하는 기술입니다. 덕분에 약물 간의 결합이나 미세한 구조적 차이를 놓치지 않고 확인할 수 있습니다.
Hydrodynamic Radius (수력학적 반지름)Visual Aid 📏
"물속에서의 덩치": 단순한 분자량(무게)이 아니라, 물속에서 회전하며 차지하는 실제 부피를 의미합니다. SEC 컬럼의 기공(Pore)은 이 '덩치'를 기준으로 단백질을 걸러내기 때문에, 같은 무게라도 구조가 풀려 덩치가 커진 응집체를 더 빨리 용리시킵니다.
Experimental Conditions & Results
실무 환경에서 가장 큰 고민인 "MS 호환 버퍼의 낮은 분해능"과 "컬럼의 흡착 문제"를 어떻게 해결할 수 있는지, bioZen 시리즈를 활용한 실전 데이터를 통해 상세히 짚어드리겠습니다.
01. SEC 기반 응집체(Aggregate) 분석
| Column | bioZen 1.8 µm SEC-2 (200 Å) |
| Mobile Phase | 100 mM Ammonium Acetate |
| Flow Rate | 0.2 mL/min (고분해능) |
| Detector | SCIEX X500B QTOF (Native) |
[AI 상세 캡션]: 100 mM Ammonium Acetate 이동상 조건에서 메인 모노머 피크 앞단에 용리되는 미량의 다이머(Dimer, 0.12%)를 명확히 분리.
02. WCX 기반 전하 변이(Charge Variant) 분석
| Column | bioZen 6 µm WCX |
| Mobile Phase | A: 20 mM Amm. Acetate pH 5.2 B: 5 mM Amm. Acetate pH 10.2 |
| Flow/Temp | 0.2 ~ 0.3 mL/min / 30°C |
[AI 상세 캡션]: 최적화된 MS 호환 버퍼 시스템을 통해 Lysine 변이와 다양한 당쇄 구조(Glycoforms)가 복합적으로 분리됨.
데이터 해석 및 실무 제언
본 연구 결과에서 주목할 점은 분석의 견고성(Robustness)입니다. 일반적인 IEX-MS 분석은 버퍼의 pH가 쉽게 변해 머무름 시간이 흔들리는 것이 고질적인 문제였으나, 본 시스템은 2주간의 버퍼 안정성을 확보했습니다. 이는 루틴한 QC 분석에 Native MS를 도입할 수 있는 실질적인 토대를 마련해 줍니다. 또한, SEC 분석 시 1.8 µm 미세 입자와 티타늄 하드웨어의 조합은 미량의 응집체 손실을 최소화하여 데이터의 신뢰도를 극대화합니다.
전문가 제언 3단계: 성공적인 Native MS 분석을 위한 체크리스트
01유속의 마법 활용
SEC 분석에서 분해능이 부족하다면 유속을 0.2 mL/min 이하로 낮추십시오. 확산보다 분리를 극대화하는 최적의 구간입니다.
02컬럼 길이의 전략적 선택
WCX 분석 시 신규 변이를 확인해야 한다면 150 mm 이상의 컬럼을, 빠른 스크리닝이 목적이라면 50 mm 컬럼을 선택하여 효율을 조절하십시오.
03버퍼 오염 방지
MS 호환 버퍼는 유기 용매가 없어 미생물 번식에 취약합니다. SecurityCAP™과 같은 인렛 필터를 사용하여 pH 안정성과 분석 재현성을 지키십시오.
참고 자료 및 원문
Phenomenex Executive Summary - Native MS for Aggregate and Charge Variant Analysis for Biotherapeutics
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