Les mutations protéiques sont une stratégie courante pour optimiser la structure et la fonction des protéines, et même les modifications d’un seul acide aminé peuvent avoir un effet mesurable sur la stabilité globale de la protéine. L’utilisation de la DSC (calorimétrie différentielle à balayage) pour aider à la caractérisation des modifications des protéines est essentielle pour comprendre l’impact structurel de la mutation sur la protéine dans son ensemble et peut aider à guider la prise de décision dans le pipeline de développement des médicaments biologiques. Pour démontrer les types d’effets que la modification de la séquence peut avoir sur la stabilité, un petit panel de protéines modifiées a été examiné pour déterminer les changements de stabilité thermique qui résultent de mutations d’un seul acide aminé dans la séquence de la protéine.

Dans la protéine mère, le dépliage se produit au cours d’une transition thermique majeure à une T_max de 75,92°C. La mutation d’un seul acide aminé n’a pas d’effet majeur sur la stabilité thermique à court terme (Mutation 1); cependant, d’autres mutations d’un seul acide aminé ont un impact significatif sur la stabilité de la protéine (Mutation2 et Mutation3). Comme l’illustre la déstabilisation significative de la Mutation3, la modification n’a pas toujours le même effet, car ce dernier dépend à la fois du site de la modification et des propriétés physicochimiques du nouvel acide aminé. L’optimisation des avantages fonctionnels souhaités de la modification de la séquence avec la stabilité structurelle de la protéine dans son ensemble aide à comprendre la relation structure-fonction et peut faciliter le développement de thérapies avancées.

Le RS-DSC de TA Instruments est spécialement conçu pour traiter des échantillons de médicaments biologiques à haute concentration, avec une attention particulière pour les anticorps et les conjugués anticorps-médicaments. Avec le succès croissant des thérapies à base d’anticorps, l’industrie pharmaceutique s’intéresse de plus en plus aux formes de dosage à haute concentration qui permettent l’administration de médicaments par voie sous-cutanée et oculaire. Ainsi, les formulations avec des concentrations de 50 à 150mg/mL d’anticorps sont courantes et peuvent aller jusqu’à plus de 200mg/mL. La formulation de protéines à des concentrations élevées peut accroître la susceptibilité à l’instabilité physique. Inversement, certaines études de cas ont montré une amélioration de la stabilité thermique à des concentrations plus élevées. Ainsi, la compréhension du dépliement thermique et de la réponse à l’environnement de la solution à la concentration de formulation d’intérêt est une mesure critique pour atténuer le risque des produits pharmaceutiques.

Pour démontrer la capacité à tester des échantillons de protéines à haute concentration et illustrer l’importance de tester la concentration de formulation souhaitée, nous avons évalué le lysozyme de blanc d’œuf de poulet de 30 à 330mg/mL dans un tampon de glycine. Avec un thermogramme de transition simple à de faibles concentrations (~1mg/mL), le lysozyme est couramment utilisé comme échantillon de référence pour la DSC. En évaluant des concentrations de protéines jusqu’à 100fois plus élevées, nous avons observé une dépendance de la concentration sur la stabilité du lysozyme.