Développement de stratégies analytiques en protéomique quantitative : quantification des protéines de la cellule hôte par spectrométrie de masse comme outil de contrôle qualité pour l’industrie biopharmaceutique

Development of analytical strategies in quantitative proteomic : quantitation of host cell proteins by mass spectrometry as a quality control tool for the biopharmaceutical industry

• Auteur / Autrice : Steve Hessmann
• Direction : Christine Carapito
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 06/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Myriam Ferro
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cyrille Cherry, Sarah Cianférani-Sanglier, John O'Hara
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Myriam Ferro, Daniel Bracewell

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Protéomique

Chimie analytique

Mots clés libres

Protéomique quantitative

Spectrométrie de masse

Acquisition indépendantes des données (DIA)

Protéines de la cellule hôte (HCPs)

Quantitative proteomics

Mass spectrometry

Data-independent acquisition (DIA)

Host cell proteins (HCPs)

Résumé

Les stratégies de protéomique quantitative par spectrométrie de masse sont très attractives pour le suivi des protéines de la cellule hôte lors de la production d’anticorps thérapeutiques. Elles peuvent être divisées en trois catégories : les stratégies globales, les stratégies ciblées et les stratégies DIA qui combinent les avantages des deux précédentes.Ce travail de thèse est articulé sur le développement de stratégies analytiques et bioinformatiques en protéomique quantitative pour l’identification et la quantification d’impuretés protéiques à l’état de traces. La première partie de mon travail implique les optimisations de différentes étapes du protocole analytique en me concentrant sur un standard de quantification innovant, le mode d’acquisition DIA et le traitement de ces données complexes. Ces développements ont été réalisées afin d’assister les différentes étapes de la chaine de production des anticorps. Par la suite, une méthode de quantification globale a été optimisées pour le suivi des impuretés protéiques présentes dans les substances médicamenteuses finales qui représentes un véritable défi analytique. Enfin, La troisième partie a consisté à développer une stratégie analytique ciblée sur une plateforme MS dédiée à l'analyse de routine.

Quantitative proteomics strategies based on mass spectrometry are very attractive for the monitoring of host cell proteins during the manufacture of therapeutic antibodies. They can be divided into three categories: global strategies, targeted strategies and DIA strategies that combine the advantages of both.This PhD work is focused on the development of analytical and bioinformatics strategies in quantitative proteomics for the identification and quantification of trace-level proteins. My first focus involves the optimization of different steps of the analytical protocol by focusing on an innovative quantification standard, the DIA acquisition mode and the processing of these complex data. These developments were performed in order to assist the different steps of the manufacturing process of antibodies. Then, a global quantification method was optimized for the monitoring of protein impurities present in the final drug substances, which represent a real analytical challenge. Finally, the third part consisted in developing a targeted analytical strategy on a MS platform dedicated to routine analysis.