Разработка и валидация методики определения тетрадекапептида в плазме крови человека методом ВЭЖХ-МС/МС

Введение. В последние годы растет число разрабатываемых и регистрируемых лекарственных средств пептидной природы, в связи с чем необходимы современные аналитические подходы и методики определения этих веществ в биологических матрицах для изучения фармакокинетики. Пептиды по структуре занимают промежуточное положение между малыми молекулами и биополимерами, что создаёт трудности при разработке методик их определения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС/МС). Дериватизация пептидов может способствовать достижению оптимального хроматографического разделения и снижению нижнего предела количественного определения методики.

Цель. Разработка и валидация методики определения тетрадекапептида (ТДП) треонил-глутамил-лизил-лизил-аргинил-аргинил-глутамил-треонил-валил-глутамил-аргинил-глутамил-лизил-глутамата в плазме крови человека методом ВЭЖХ-МС/МС.

Материалы и методы. Определение ТДП в плазме крови человека проводили методом ВЭЖХ-МС/МС. При пробоподготовке использована комбинация методов осаждения белков плазмы крови раствором пропионовой кислоты в метаноле, жидкость-жидкостной экстракции, дериватизации пептида пропионовым ангидридом. Внутренний стандарт (ВС): треонил-глутамил-лизил-лизил-аргинил-аргинил-глутамил-треонил-лейцил-глутамил-аргинил-глутамил-лизил-глутамат. Хроматографическое разделение проводили в градиентном режиме, элюент А – 0,1%-й раствор муравьиной кислоты в воде, элюент В – 0,1%-й муравьиной кислоты в ацетонитриле. Колонка: Waters XBridge C18, 4,6 × 50 мм, 5 мкм. Ионизация методом электрораспыления в положительном режиме. При детектировании в режиме мониторинга множественных реакций (multiple reaction monitoring, MRM) для 4-замещенного ТДП пропионата использовали переходы: 681,30 → 73,95 m/z, 681,30 → 84,00 m/z, 681,30 → 101,90 m/z, 681,30 → 140,10 m/z, для 4-замещенного ВС пропионата: 686,00 → 74,10 m/z, 686,00 → 84,05 m/z, 686,00 → 102,00 m/z, 686,00 → 140,00 m/z.

Результаты и обсуждение. Валидация методики проведена в соответствии с требованиями Евразийского экономического союза по параметрам: селективности, эффекту матрицы, градуировочной кривой, правильности и прецизионности, степени извлечения, нижнему пределу количественного определения, переносу пробы, стабильности.

Заключение. Проведена разработка и валидация методики определения ТДП в плазме крови человека методом ВЭЖХ-МС/МС. Аналитический диапазон составил 5,00–1000,00 нг/мл, что позволяет использовать методику при изучении фармакокинетики ТДП.

1. De la Torre B. G., Albericio F. Peptide Therapeutics 2.0. Molecules. 2020;25(10):2293. DOI: 10.3390/molecules25102293.

2. Torchilin V. Intracellular delivery of protein and peptide therapeutics. Drug Discovery Today: Technologies. 2008;5(2–3):e95–e103. DOI: 10.1016/j.ddtec.2009.01.002.

3. Al Shaer D., Al Musaimi O., Albericio F., de la Torre B. G. 2018 FDA Tides Harvest. Pharmaceuticals. 2019;12(2):52. DOI: 10.3390/ph12020052.

4. Al Shaer D., Al Musaimi O., Albericio F., de la Torre B. G. 2019 FDA TIDES (Peptides and Oligonucleotides) Harvest. Pharmaceuticals. 2020;13(3):40. DOI: 10.3390/ph13030040.

5. Al Musaimi O., Al Shaer D., Albericio F., de la Torre B. G. 2020 FDA TIDES (Peptides and Oligonucleotides) Harvest. Pharmaceuticals. 2021;14(2):145. DOI: 10.3390/ph14020145.

6. Al Shaer D., Al Musaimi O., Albericio F., de la Torre B. G. 2021 FDA TIDES (Peptides and Oligonucleotides) Harvest. Pharmaceuticals. 2022;15(2):222. DOI: 10.3390/ph15020222.

7. Al Musaimi O., Al Shaer D., Albericio F., de la Torre B. G. 2022 FDA TIDES (Peptides and Oligonucleotides) Harvest. Pharmaceuticals. 2023;16(3):336. DOI: 10.3390/ph16030336.

8. Kaspar A. A., Reichert J. M. Future directions for peptide therapeutics development. Drug Discovery Today. 2013;18(17–18):807–817. DOI: 10.1016/j.drudis.2013.05.011.

9. Apostolopoulos V., Bojarska J., Chai T.-T., Elnagdy S., Kaczmarek K., Matsoukas J., New R., Parang K., Paredes Lopez O., Parhiz H., Perera C. O., Pickholz M., Remko M., Saviano M., Skwarczynski M., Tang Y., Wolf W. M., Yoshiya T., Zabrocki J., Zielenkiewicz P., AlKhazindar M., Barriga V., Kelaidonis K., Mousavinezhad Sarasia E., Toth I. A Global Review on Short Peptides: Frontiers and Perspectives. Molecules. 2021;26(2):430. DOI: 10.3390/molecules26020430.

10. Ewles M., Goodwin L. Bioanalytical approaches to analyzing peptides and proteins by LC-MS/MS. Bioanalysis. 2011;3(12):1379–1397. DOI: 10.4155/bio.11.112.

11. Rauh M. LC-MS/MS for protein and peptide quantification in clinical chemistry. Journal of Chromatography B. 2012;883–884:59–67. DOI: 10.1016/j.jchromb.2011.09.030.

12. Fisher E. N., Melnikov E. S., Gegeckori V., Potoldykova N. V., Enikeev D. V., Pavlenko K. A., Agatonovic-Kustrin S., Morton D. W., Ramenskaya G. V. Development and Validation of an LC-MS/MS Method for Simultaneous Determination of Short Peptide-Based Drugs in Human Blood Plasma. Molecules. 2022;27(22):7831. DOI: 10.3390/molecules27227831.

13. Ding J.-S., Peng W.-X., Zhang Z.-H., Li H.-D., Jiang X.-H. Determination of octreotide in human plasma by HPLC-MS with solid-phase extraction and study on the relative bioavailability of domestic and imported octreotide injections. Yao Xue Xue Bao. 2004;39(7):542–545.

14. Sauter M., Uhl P., Burhenne J., Haefeli W. E. Application of triple quadrupole tandem mass spectrometry to the bioanalysis of collision-induced dissociation-resistant cyclic peptides – Ultra-sensitive quantification of the somatostatin-analog pasireotide utilizing UHPLC-MS/MS. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2021;194:113728. DOI: 10.1016/j.jpba.2020.113728.

15. Aydin S. A short history, principles, and types of ELISA, and our laboratory experience with peptide/protein analyses using ELISA. Peptides. 2015;72:4–15. DOI: 10.1016/j.peptides.2015.04.012.

16. Chen Y., Liang Y., Lv R., Xia N., Xue T., Zhao S. An immunological determination of somatostatin in pharmaceutical by sandwich ELISA based on IgY and polyclonal antibody. Microchemical Journal. 2019;145:532–538. DOI: 10.1016/j.microc.2018.11.019.

17. Oh H. S., Choi M., Lee T. S., An Y., Park E. J., Kim T. H., Shin S., Shin B. S. Pharmacokinetics and brain distribution of the therapeutic peptide liraglutide by a novel LC-MS/MS analysis. Journal of Analytical Science and Technology. 2023;14(1):19. DOI: 10.1186/s40543-023-00382-5.

18. Malm-Erjefält M., Bjørnsdottir I., Vanggaard J., Helleberg H., Larsen U., Oosterhuis B., van Lier J. J., Zdravkovic M., Olsen A. K. Metabolism and Excretion of the Once-Daily Human Glucagon-Like Peptide-1 Analog Liraglutide in Healthy Male Subjects and Its In Vitro Degradation by Dipeptidyl Peptidase IV and Neutral Endopeptidase. Drug Metabolism and Disposition. 2010;38(11):1944–1953. DOI: 10.1124/dmd.110.034066.

19. De Souza I. D., Queiroz M. E. C. Advances in sample preparation and HPLC–MS/MS methods for determining amyloid-β peptide in biological samples: a review. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2023;415(18):4003–4021. DOI: 10.1007/s00216-023-04631-9.

20. Hamman J. H., Enslin G. M., Kotzé A. F. Oral Delivery of Peptide Drugs. BioDrugs. 2005;19(3):165–177. DOI: 10.2165/00063030-200519030-00003.

21. Le Maux S., Nongonierma A. B., FitzGerald R. J. Improved short peptide identification using HILIC–MS/MS: Retention time prediction model based on the impact of amino acid position in the peptide sequence. Food Chemistry. 2015;173:847–854. DOI: 10.1016/j.foodchem.2014.10.104.

22. Doulou E., Kalomiraki M., Parla A., Thermos K., Chaniotakis N. A., Panderi I. Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography Coupled with Fluorescence Detection (HILIC-FL) for the Quantitation of Octreotide in Injection Forms. Analytica. 2021;2(4):121–129. DOI: 10.3390/analytica2040012.

23. Kang L., Weng N., Jian W. LC-MS bioanalysis of intact proteins and peptides. Biomedical Chromatography. 2020;34(1): e4633. DOI: 10.1002/bmc.4633.

24. Böttger R., Hoffmann R., Knappe D. Differential stability of therapeutic peptides with different proteolytic cleavage sites in blood, plasma and serum. PLOS ONE. 2017;12(6):e0178943. DOI: 10.1371/journal.pone.0178943.

25. Powell M. F. Chapter 30. Peptide Stability in Drug Development: in vitro Peptide Degradation in Plasma and Serum. Annual Reports in Medicinal Chemistry. 1993;28:285–294.

26. Zee B. M., Garcia B. A. Discovery of lysine post-translational modifications through mass spectrometric detection. Essays in Biochemistry. 2012;52:147–63. DOI: 10.1042/bse0520147.

27. Lin S., Garcia B. A. Examining Histone Posttranslational Modification Patterns by High-Resolution Mass Spectrometry. Methods in Enzymology. 2012;512:3–28. DOI: 10.1016/B978-0-12-391940-3.00001-9.

28. Bonaldi T., Imhof A., Regula J. T. A combination of different mass spectroscopic techniques for the analysis of dynamic changes of histone modifications. Proteomics. 2004;4(5):1382–1396. DOI: 10.1002/pmic.200300743.