Development of high sensitivity capillary electrophoresis - mass spectrometry coupling : application to multi-level characterization of proteins

Développement du couplage électrophorèse capillaire - spectrométrie de masse haute sensibilité : application à la caractérisation fine de protéines

Rabah Gahoual (1)

1 Laboratoire de Tectonique Moléculaire

Interfacings allowing the hyphenation of capillary electrophoresis (CE) to ESI mass spectrometry(MS) currently suffer from lack of robustness and sensitivity. This work describes the application of a new design of CE-ESl-MS coupling referred as the CESl-MS. Characterization of the ESI generated through the CESl-MS system showed the production of a nanoESI allowing to increase drastically the sensitivity compared to conventional ESI. The CESl-MS was used as a nanoESI infusion platform allowing to study high molecular masses noncovalent complexes in native MS. A CESl-MS/MS method was developed enabling the complete primary structure characterization o fmonoclonal antibodies (mAbs). Results showed the ability of the methodology in a single injection to simultaneously characterize the entire amino acid sequence, a significant number of glycosylation and all the posttranslational modifications of interest. Finally the methodotogy was applied to assess the similarity between marketed mAbs and their respective biosimilar candidate.

Les interfaces permettant le couplage entre l'électrophorèse capillaire (CE) et la spectrométrie de masse (MS) à source ESI souffrent actuellement d'un manque de robustesse ou de sensibilité. Les travaux présentés décrivent la mise en oeuvre d'un nouveau type d'interface CE-ESl-MS â haute sensibilité CESl-MS. La caractérisation du spray généré par CESl-MS a montré la production d'un nanoESI induisant une augmentation importante de la sensibilité par rapport au régime ESI classique. Le système CESl-MS a pu ainsi être mis en oeuvre comme plateforme d'infusion nanoESI et utilisé pour l'étude de complexes non-covalents de haut poids moléculaires en MS native. Une méthodologie par CESl-MS/MS a également été développée pour la caractérisation complète de la structure primaire d'anticorps monoclonaux (mAbs). Les résultats montrent la possibilité en une unique injection de caractériser l'ensemble de la séquence d'acides aminés, un nombre significatif de glycosylations et l'ensemble des modifications d'intérêts. Cette méthodologie a pu être appliquée pour déterminer la similarité entre des mAbs commerciaux et leur candidat biosimilaire respectif.

Mots clés: Analytical chemistry; Mass spectrometry; Capillary electrophoresis

Mots clés: Chimie analytique; Spectrométrie de masse; Electrophorèse capillaire; Anticorps monoclonaux; Glycosylations; Modifications post-traductionnelles; Complexes non-covalents

Domaines: Chimie analytique

Rabah Gahoual. Développement du couplage électrophorèse capillaire - spectrométrie de masse haute sensibilité : application à la caractérisation fine de protéines. Chimie analytique. Université de Strasbourg, 2014. Français. ⟨NNT : 2014STRAF040⟩. ⟨tel-01126909⟩