TN-1446 · Phenomenex Technical Note · Roxana Eggleston-Rangel, Lucia Geis Asteggiante, Ph.D.
HIC를 대체하는 MS 직결 워크플로우
휘발성 버퍼를 쓰는 native RP(nRP) 조건이라 분획 수집·버퍼 교환 없이 곧바로 고분해능 MS에 연결 — 동결건조 시료를 10 mg/mL로 재용해해 1 µL만 주입
컬럼 2종 × pH 2종 = 스크리닝 플랫폼
소수성이 다른 Native RP-1 / RP-5와 pH 6.8 / pH 4.5 조합으로 ADC마다 DAR 0 보유 · 고 DAR 회수 · 위치 이성질체 분리를 맞춤 최적화
보고값과 일치하는 가중평균 DAR
Adcetris 3.8–3.9(Native RP-5, 보고값 ~4), Padcev 3.5–3.7(보고값 ~3.8), Polivy 3.3–3.7(보고값 3.5), Enhertu 7.9(보고값 ~8) — 컬럼·pH·검출 방식이 달라도 일관
ADC는 항체 하나에 약물이 몇 개 붙었는지가 제각각인 "태생적 불균질" 의약품입니다. 항체당 결합한 약물 수의 평균이 바로 DAR이고, 이 값은 약효·약물동태·안전성을 좌우하는 핵심 품질 특성(CQA)입니다. 그래서 DAR 0부터 DAR 8까지의 분포를 빠짐없이 보는 것이 분석의 목표가 됩니다.
기존 DAR 분석의 표준이던 HIC는 분리는 잘 되지만 이동상이 일반적으로 MS와 호환되지 않아, MS로 확인하기 전에 분획을 모으고 버퍼를 바꾸는 공정이 필요했습니다. 원문은 이 단계들이 복잡도를 높이고 서로 닮은 종의 특성분석을 방해할 수 있다고 지적합니다. Native RP는 휘발성 버퍼(암모늄 아세테이트/포메이트)를 쓰는, 온전한 ADC 종의 교란을 최소화하도록 의도된 온화한 조건이라 분획 수집이나 버퍼 교환 없이 LC에서 곧바로 MS로 흘려보낼 수 있습니다.
두 컬럼은 리간드 밀도와 전체 소수성이 다릅니다. Biozen Native RP는 소수성 상호작용과 약한 이온성 상호작용을 함께 이용해 수성·MS 호환 조건에서 보유를 만들어 내는데, Native RP-1은 소수성이 낮은 ADC를 더 잘 붙잡고, Native RP-5는 약물이 많이 붙어 소수성이 큰 복잡한 종의 분리능을 높입니다. 회수율과 분리능을 양쪽에서 맞추는 한 쌍이라고 보면 됩니다.
결합한 약물 개수는 같지만 붙은 위치가 다른 종입니다. 질량이 사실상 동일해(예: Adcetris DAR 4A 153358.3 / 4B 153360.1) MS만으로는 구분되지 않고, 오직 크로마토그래피 분리로만 갈라집니다. nRP가 DAR 4A/4B, 6A/6B를 시간축에서 나눠 주기 때문에 접합 불균질성까지 들여다볼 수 있습니다.
| 제품명 | 성분명 / 제조사 | 페이로드 · 링커 | 보고 평균 DAR |
|---|---|---|---|
| Adcetris | brentuximab vedotin / Takeda GmbH | MMAE · valine-citrulline(vc) 계열 | ~4 |
| Padcev | enfortumab vedotin / Astellas Pharma GmbH | MMAE · valine-citrulline(vc) 계열 | ~3.8 |
| Polivy | polatuzumab vedotin / Roche Pharma AG | MMAE · mc-vc-PABC 링커 | 3.5 |
| Enhertu | trastuzumab deruxtecan / AstraZeneca·Daiichi Sankyo | DXd(토포이소머라제 I 저해제) · 종양 선택적 절단형 링커 | ~8 |
앞의 세 제품은 모두 시스테인 접합 · MMAE 페이로드로 링커-페이로드 소수성이 서로 비슷합니다. 따라서 이들 사이의 크로마토그래피 거동 차이는 페이로드 화학보다 항체 스캐폴드, 접합 미세환경, DAR 종 분포에서 비롯된 것으로 해석됩니다. 모든 제품은 Clinical Services® International에서 구매했습니다.
| 파라미터 | 조건 |
|---|---|
| 컬럼 | Biozen Native RP-1 (00B-4799-AN) / Biozen Native RP-5 (00B-4800-AN) |
| Dimensions | 50 × 2.1 mm (두 컬럼 동일) |
| Injection Volume | 1 µL |
| Temperature | 30 °C |
| LC System | Waters ACQUITY System |
| Detection | UV@280 및 ESI+ — Waters ACQUITY TUV, Sciex ZenoTOF 7600 |
| 메소드 | 이동상 A | 유속 · 런타임 | 쓰임새 |
|---|---|---|---|
| Method 1 | 50 mM Ammonium Acetate pH 6.8 | 0.2 mL/min · 30분 | 중성 near-native 기본 조건. 스크리닝 출발점 |
| Method 2 | 50 mM Ammonium Formate pH 4.5 | 0.2 mL/min · 30분 | 초기 산성 조건. DAR 0 보유와 DAR 6A/6B 이성질체 분리 확보 |
| Method 3 | 50 mM Ammonium Acetate pH 6.8 | 0.3 mL/min · 10분 | 고유기 종점(%B 85). Native RP-1에 강하게 보유되는 고 DAR 종 용출 |
이동상 B는 세 메소드 공통으로 50:50 (v/v) 이소프로판올 / 50 mM Ammonium Acetate pH 6.8입니다. Method 1과 Method 2는 시간·%A·%B 프로파일이 서로 같고 이동상 A만 다릅니다. 원문은 Native RP-1 · Method 3에서 Padcev의 DAR 8과 Polivy의 DAR 6을 용출시키는 데 30%를 초과하는 이소프로판올이 필요했다고 기술합니다.
| 파라미터 | 값 |
|---|---|
| 이온화 | ESI (+), Spray Voltage 4500 V |
| Source Temperature | 450 °C |
| Scan Range | m/z 5000 – 8000 |
| Declustering potential | 80 V |
| Collision energy | 10 V |
데이터 처리: 피크 면적은 Sciex OS로 추출 이온 크로마토그램(EIC, m/z 5000–8000)에서 산출했고, UV 데이터는 Sciex OS Analytics로 처리했습니다. 가중평균 DAR은 이성질체를 동일 DAR 상태로 합산한 뒤 계산했습니다.
네 제품은 페이로드 화학(MMAE 3종 · DXd 1종), 평균 DAR(약 3.5~8), 소수성 프로파일이 서로 다르도록 선정되었습니다. 아래는 조건을 바꿀 때마다 어떤 DAR 종이 보이고 사라졌는지를 대표 그림 다섯 장으로 따라가는 흐름입니다. 조건별 가중평균 DAR을 한눈에 비교한 표는 뒤의 스크리닝 요약 섹션에 있습니다.
① 컬럼-ADC 소수성이 어긋나면 분포의 양 끝이 잘린다

Adcetris를 Native RP-1 · Method 1로 분석하면 고정상 소수성과 ADC 소수성의 균형이 맞지 않습니다. DAR 0은 보유되지 않고 DAR 8은 검출되지 않아(Not Found) 분포의 양 끝이 잘려 나가고, DAR 2가 48.1%로 치우칩니다. 그 결과 가중평균 DAR이 3.3으로 인위적으로 낮게 산출됩니다. DAR 8을 용출시키려면 의도한 near-native 운전 범위를 넘는 유기 함량이 필요했습니다.
② 초기 pH를 4.5로 낮추면 DAR 0까지 붙잡힌다

컬럼을 Native RP-5로 바꾸면 DAR 2–8 분리능이 살아나지만 pH 6.8에서는 DAR 0이 여전히 흘러 나갑니다. 초기 이동상을 pH 4.5(Method 2)로 낮추자 DAR 0(1.2%)이 보유되어 DAR 0–8 전체 ladder가 확보되고, DAR 6이 6A/6B 이성질체로 갈라집니다. 원문은 이 보유 거동이 pH 4.5에서 단백질 양전하가 커져 정전기적 상호작용이 강해진 것과 부합한다고 해석합니다. 아래는 이 조건에서 얻은 DAR 분포로, 나머지 조건의 표도 원문에 같은 형식으로 실려 있습니다.
| DAR Species | MW Observed | % Abundance (Area) |
|---|---|---|
| 0 | 148087.4 | 1.2% |
| 2 | 150726.4 | 26.8% |
| 4A | 153365.0 | 12.7% |
| 4B | 153365.0 | 40.2% |
| 6A | 155995.8 | 11.3% |
| 6B | 155995.8 | 7.4% |
| 8 | 158332.2 | 0.4% |
| Weighted Average DAR | 3.8 | |
③ 또는 pH를 건드리지 않고 Native RP-1으로 바꾼다

Padcev는 DAR 0을 잡는 두 경로가 모두 통한 사례입니다. 소수성이 더 큰 Native RP-1에서는 pH 6.8 그대로도 DAR 0이 7.1%로 보유되어 pH 조정 없이 전체 분포를 확보했습니다(가중평균 3.5). 다만 DAR 8의 보유가 강해 용출에 30%를 넘는 이소프로판올이 필요했습니다. 한편 Polivy는 RP-1 · Method 3에서 DAR 0 보유는 개선됐지만 유기 함량을 올려도 DAR 8이 회수되지 않아, pH 4.5 경로 쪽이 더 완결적이었습니다.
④ 페이로드가 바뀌면 정답 컬럼도 바뀐다 (DXd)

MMAE보다 덜 소수성으로 평가되는 DXd 페이로드를 가진 Enhertu는 반대로 더 소수성인 Native RP-1이 적절한 보유와 선택성을 주었습니다. DAR 8이 62.8%로 지배적이고, 탈아마이드화된 DAR 8(N→D)이 34.0%로 뚜렷하게 분리됩니다. DAR 6·DAR 4는 전체 DAR 피크 면적의 3.2% 미만입니다. 탈아마이드화 형태가 늦게 용출되는 것은 isoAsp로의 이성질화가 구조 변화를 일으켜 내부 소수성 잔기를 노출시켰기 때문으로 설명할 수 있습니다. 같은 Method 3을 Native RP-5에 적용하면 4분 이내 급속 용출로 ladder가 불완전해지는 대신, 산화된 DAR 8이 따로 갈라지는 것도 원문에서 확인할 수 있습니다.
⑤ 한 번 지정해 두면 UV만으로도 이어받을 수 있다

동일한 분리를 UV-Vis로 검출한 결과입니다. MS 추출 이온 크로마토그램 면적으로 계산한 가중평균 DAR과 UV 280 nm 면적으로 계산한 값이 모두 7.9로 일치했습니다. 고분해능 MS로 DAR 종을 한 번 지정해 두면, 온전한 질량분석기가 없는 실험실에서도 UV 프로파일만으로 비교 DAR 모니터링을 수행할 수 있다는 뜻입니다.
| ADC | Native RP-5 pH 6.8 | Native RP-5 pH 4.5 | Native RP-1 pH 6.8 | 권장 조건 |
|---|---|---|---|---|
| AdcetrisMMAE · 보고 ~4 | 3.9DAR 0 미보유 (M1) | 3.8전체 ladder · 6A/6B 분리 (M2) | 3.3DAR 0 · DAR 8 완전 포착 실패 (M1) | RP-5 Method 2 |
| PadcevMMAE · 보고 ~3.8 | 3.7DAR 0 미보유 (M1) | 3.6전체 ladder · 단 4A/4B 분리능 저하 (M2) | 3.5전체 ladder 보유 (M3) | RP-1 Method 3 · RP-5 Method 2 |
| PolivyMMAE · 보고 3.5 | 3.7DAR 0 미보유 (M1) | 3.3전체 ladder 보유 (M2) | 3.5DAR 8 미회수 (M3) | RP-5 Method 2 |
| EnhertuDXd · 보고 ~8 | —DAR 8만 보유 (M3) | —미시험 | 7.9전체 ladder · 탈아마이드화 DAR 8 분리 (M3) | RP-1 Method 3 |
굵은 숫자는 해당 조건에서 산출된 가중평균 DAR, 괄호 안 M1·M2·M3은 사용된 메소드입니다. Enhertu는 Native RP-5를 Method 3으로만 평가했고 pH 4.5 조건은 시험하지 않았습니다. ADC · 조건별 개별 DAR 종의 MW Observed와 면적% 원값은 원문 기술노트에 수록되어 있습니다.
STEP 0 · START
페이로드 소수성(payload hydrophobicity)을 먼저 판단합니다. 소수성이 높으면 Native RP-5 · pH 6.8 / Method 1로, 낮으면 Native RP-1 · pH 6.8 / Method 3으로 시작합니다.
STEP 1 · DAR 0이 보유되었는가?
YES
DAR ladder 분리능이 충분하다면 RP-5 pH 6.8을 그대로 사용합니다.
NO
초기 pH를 4.5로 낮춥니다 → RP-5 / Method 2.
STEP 2 · 전체 DAR 분포가 검출되었는가?
YES
RP-5 pH 4.5를 사용하고, 전하 상태 분포로 native-like 거동을 평가합니다.
NO
RP-1 pH 6.8 / Method 3을 평가합니다.
고 DAR 종이 용출되지 않으면
최종 이소프로판올(IPA) 비율을 높이거나 그래디언트를 다듬고, native-like 거동이 유지되는지 반드시 검증합니다.
QC-friendly
HRMS로 DAR 종을 지정한 뒤, 확립된 프로파일은 UV@280으로 비교·lot-to-lot 모니터링합니다.
원문 Summary 섹션의 스크리닝 결정 트리를 옮긴 것입니다. 4종 ADC 모두에서 보유는 페이로드와 DAR 종이 만들어 내는 소수성의 합에 의해 주로 결정되었고, 따라서 페이로드 화학이 컬럼 선택의 1차 기준이 될 수 있습니다.
4종 ADC를 함께 놓고 보면 보유를 지배하는 것은 페이로드와 DAR 종이 함께 만드는 소수성입니다. 덜 소수성인 DXd 링커-페이로드 (Enhertu)는 Native RP-1에서 성공적으로 분석되었고, 더 소수성인 MMAE 기반 ADC들은 Native RP-5의 강화된 보유에서 이득을 얻었습니다. 원문은 이를 근거로 페이로드 화학이 컬럼 선택의 1차 기준이 될 수 있다고 정리합니다.
DAR 0은 약물이 붙지 않아 가장 덜 소수성이라 가장 먼저 흘러 나갑니다. 이를 붙잡는 길은 두 가지입니다. ① 초기 이동상 pH를 4.5로 낮춰 단백질 양전하를 늘리고 정전기적 상호작용을 키우거나(Method 2), ② 고정상 자체가 더 소수성인 Native RP-1로 바꾸는 것(Method 3)입니다. Padcev는 두 경로 모두에서 전체 ladder를 확보했습니다. Polivy는 ②(RP-1 Method 3)에서 DAR 0 보유는 개선됐지만 DAR 8이 회수되지 않아 ①이 더 완결적이었고, Adcetris는 Native RP-1을 Method 1로만 평가했는데 이 조건에서 DAR 0과 DAR 8 모두 포착되지 않아 역시 ①이 해답이었습니다.
개별 DAR 종의 면적%는 종 사이의 크로마토그래피 분리 정도에 따라 재배분됩니다. 반면 가중평균 DAR은 분포 전체를 적분하기 때문에 작은 분리 차이에 덜 민감합니다. 실제로 Padcev는 컬럼과 pH를 바꿔도 3.5–3.7로, Enhertu는 MS·UV 검출을 바꿔도 7.9로 값이 유지되었습니다. 리포팅 지표로는 가중평균 DAR을 앞세우고 면적%는 보조 정보로 다루는 편이 안전합니다.
pH를 낮추거나 유기 함량을 30% 이상으로 올리면 부분적인 언폴딩 가능성을 배제할 수 없습니다. 원문이 사용한 검증 수단은 전하 상태 분포(charge-state distribution) 비교입니다. 좁고 낮은 전하수(약 26–27+) 분포가 유지되면 대체로 접힌 구조로 판단할 수 있습니다. Padcev DAR 2(Method 1 vs 2)와 DAR 6·8(RP-5 Method 2 vs RP-1 Method 3) 비교에서 모두 유사한 패턴이 관찰되었습니다.
UV만으로는 하나로 보이는 피크가 디컨볼루션 질량 스펙트럼에서는 여러 글리코폼으로 갈라집니다(Adcetris DAR 2, Enhertu DAR 8). 여기에 Enhertu에서는 프로테오폼까지 크로마토그래피로 갈라졌습니다 — Native RP-1(Method 3)은 DAR 8과 탈아마이드화 DAR 8을, Native RP-5(Method 3)는 DAR 8과 그보다 먼저 용출되는 산화 DAR 8을 분리했습니다(단 이 조건에서 탈아마이드화 DAR 8은 회수되지 않음). DAR 정량을 넘어 프로테오폼 수준의 특성분석까지 함께 얻을 수 있다는 뜻입니다.
Native RP-1 / RP-5와 pH 6.8 / pH 4.5의 조합은 DAR 0 보유와 고 DAR 회수의 균형점을 찾는 탐색 공간이 됩니다. 원문이 다룬 4종만 놓고 봐도 Adcetris·Polivy는 RP-5 Method 2, Padcev는 RP-1 Method 3 또는 RP-5 Method 2, Enhertu는 RP-1 Method 3으로 서로 다른 칸에 안착했습니다.
Padcev에서 pH 4.5는 DAR 0 보유와 DAR 6A/6B 분리를 얻는 대신 DAR 4A/4B 분리능을 내주었습니다. 전체 DAR 정량이 목적이면 이 손실은 큰 문제가 되지 않지만, 접합 불균질성·위치 이성질체 특성분석이 목적이라면 조건 선택이 결과를 좌우합니다.
원문에서 Native RP-1 · Method 3의 Padcev DAR 8과 Polivy DAR 6은 30%를 넘는 이소프로판올에서야 용출되었습니다. 이렇게 유기 함량을 올렸을 때 near-native 전제가 깨지지 않았는지는 전하 상태 분포 비교로 확인하는 것이 원문의 방식입니다. 조건을 바꿀 때마다 이 확인 절차를 루틴에 넣어 두면 데이터 신뢰도가 달라집니다.
Enhertu에서 MS 피크 면적과 UV 280 nm 면적으로 계산한 가중평균 DAR이 모두 7.9로 일치했습니다. 개발 단계에서 고분해능 MS로 DAR 종을 한 번 지정해 두면, 이후 lot-to-lot 비교나 일상 모니터링은 UV 프로파일만으로도 실용적으로 수행할 수 있습니다.
본 워크플로우는 동결건조 원료를 휘발성 버퍼로 재용해해 1 µL만 주입할 뿐, 별도의 버퍼 교환이나 분획 수집을 하지 않습니다. 원문은 HIC에서 MS 확인 전에 요구되던 이 오프라인 단계들이 복잡도를 높이고 서로 닮은 종의 특성분석을 방해할 수 있다고 지적합니다. 그 단계를 걷어낸 것이 nRP 워크플로우의 실무 이점입니다.
TN-1446: Screening Biozen Native RP-1 and RP-5 Columns for ADC Drug-to-Antibody Ratio (DAR) Determination
Roxana Eggleston-Rangel; Lucia Geis Asteggiante, Ph.D. — Phenomenex, Inc., 411 Madrid Ave., Torrance, CA 90501 USA
인용 문헌
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