<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Gradivo ID="141345" NadgradivoID="0" NRID="16596574" OceID="0" DomainUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/" IzpisPolniUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&amp;id=141345" StOgledov="1278" StPrenosov="210" StOcen="0" VsotaOcen="0" DatumIzvoza="2026-09-14 15:42:06" OcenaSkupna="0" StPodgradiv="0" StudijskiProgramEvsID="1000381" JeIndeksirano="0" JeVecAvtorjev="0" DovoliZahtevkeZaDostop="0">
  <PID Url="http://hdl.handle.net/20.500.12556/RUL-141345">20.500.12556/RUL-141345</PID>
  <Naslov>Mehanizem, termodinamika in kinetika agregacije terapevtskih monoklonskih protiteles</Naslov>
  <Podnaslov></Podnaslov>
  <TujJezik_Naslov>Mechanism, thermodynamics and kinetics of aggregation of therapeutic monoclonal antibodies</TujJezik_Naslov>
  <TujJezik_Podnaslov></TujJezik_Podnaslov>
  <Opis>Monoklonska protitelesa so eno izmed najhitreje rastočih razredov zdravilnih učinkovin. 
Čeprav je njihovo aminokislinsko zaporedje skoraj popolnoma človeško, je zaradi invazivne 
aplikacije še vedno veliko pozornosti potrebno nameniti omejevanju števila neželenih 
imunskih odzivov. Ti so največkrat posledica nastanka različnih agregatov v zdravilu. Že 
zgodaj v razvoju biološkega zdravila je zato potrebno poiskati pogoje, ki učinkovito zavirajo 
nastanek agregatov, da se zagotovi njegova učinkovitost, varnost in kakovost do konca roka 
uporabe. Vrednotenje in optimizacija dolgoročne stabilnosti je torej ključen korak v razvoju 
bioloških zdravil, ki pa je še vedno dolgotrajen in vnaša precej tveganja v razvoj. Do danes 
namreč še ni bilo nedvoumno pokazano, da povečanje termodinamske in koloidne stabilnosti, 
kar je v zadnjih letih glavna strategija, vodi v zmanjšanje hitrosti agregacije. Po drugi strani se 
želi razvoj pospešiti tako, da se primerja prirast agregatov v različnih formulacijah po inkubaciji 
pri povišanih temperaturah. Tak pristop pa praviloma ne odraža sprememb do konca roka 
uporabe pri temperaturi shranjevanja, ponavadi tri leta pri 5 °C.
V tem delu predstavljam nekaj različnih pristopov za skrajšanje časa potrebnega za 
vrednotenje dolgoročne agregacije in s tem pospešitev optimizacije formulacije, s ciljem 
zmanjšanja hitrosti agregacije prav pri pogojih shranjevanja. Za množico protiteles, ki se 
uporabljajo v onkologiji, imunološki terapiji, revmatologiji, pri zdravljenju osteoporoze in krvnih 
bolezni, sem z uporabo kinetičnega mehanizma agregacije, ki vsebuje dve poti, nizko- in 
visokotemperaturno pot, uspešno opisal podatke agregacije v širokem temperaturnem in 
koncentracijskem območju. Model natančno napove delež agregatov po treh letih z uporabo 
podatkov dobljenih v mnogo krajšem časovnem obdobju.
Na obstoj dveh različnih od temperature odvisnih poti razvejan kinetični mehanizem 
agregacije nakazuje le posredno, zato sem izoliral različne frakcije agregatov izbranega 
protitelesa mAb1. Analiza kemijskih modifikacij protitelesa v posameznih frakcijah z 
metodama cIEF in PepMap-MS ter vrednosti aktivacijskih energij je pokazala, da se agregati 
nastali pri temperaturi značilni za nizkotemperaturno pot pomembno razlikujejo od agregatov 
nastalih pri temperaturi značilni za visokotemperaturno pot. Poleg razlik v nivoju oksidacije in 
deamidacije, ti rezultati s pomočjo vpogleda v kristalno strukturo človeškega protitelesa IgG 
kažejo na možnost, da visokotemperaturno agregacijo spremlja tudi delno razvitje protitelesa.
Analiza agregacije po dveh poteh zahteva obširno študijo za vsako evalvirano formulacijo, kar
je za farmacevtski razvoj zelo nepraktično. Poenostavljen kinetični model, ki obravnava 
agregacijo kot reakcijo (psevdo) prvega reda, omogoča veliko pospešitev in poenostavitev pri 
razvoju formulacij z vidika agregacije, kadar je koncentracija protitelesa v vrednotenih 
formulacijah enaka. Na podlagi stabilnostnih podatkov dobljenih pri vsaj treh temperaturah, 
pri katerih visokotemperaturna pot ne prispeva k agregaciji, lahko izračunamo dolgoročno 
hitrost agregacije pri poljubni temperaturi z zadovoljivo natančnostjo. Pri dovolj nizki 
temperaturi lahko formulacije primerjamo med sabo tudi neposredno in tako kar najhitreje 
zožimo nabor pomožnih snovi in pogojev, ki uspešno upočasnjujejo agregacijo pri temperaturi 
shranjevanja.
Navidezna standardna Gibbsova prosta energija denaturacije, dobljena z analizo kemijske
denaturacije protitelesa, predstavlja termodinamsko stabilnost, ki je dober pokazatelj 
nagnjenosti protitelesa k agregaciji. Dobljeni fazni prostor agregacije je razkril, da pri 
protitelesih z nizko termodinamsko stabilnostjo povečanje le-te bistveno vpliva na upočasnitev 
agregacije preko zmanjšanja začetne koncentracije intermediata, ki agregira. Pri protitelesih 
z visoko termodinamsko stabilnostjo pa s spremembo termodinamske stabilnosti vplivamo 
predvsem na kinetično konstanto nastanka tega intermediata. Posledično je vpliv
termodinamske stabilnosti na hitrost agregacije veliko manjši. Tudi analiza toplotne 
denaturacije ponudi uporabno informacijo za farmacevtski razvoj, in sicer nudi oceno 
temperature, do katere agregacija po visokotemperaturni poti ne poteka, ki je približno 15 oz. 
25 °C nižja od temperatur prehoda pri toplotni denaturaciji domen CH2 in Fab.
Strategija, ki združuje kinetično in termodinamično analizo povečuje učinkovitost razvoja in 
proizvodnje bioloških zdravil ter prispeva tudi k boljšemu razumevanju molekularnih 
mehanizmov agregacije protiteles.</Opis>
  <TujJezik_Opis>Monoclonal antibodies are one of the fastest growing classes of pharmaceutics. Although they 
possess an almost completely human aminoacidic sequence, special attention needs to be 
paid to limit adverse immune responses, which are, due to invasive application, most often 
caused by aggregates of different sizes. To ensure efficacy, safety, and quality of biological 
drug products until the end of their shelf life, it is therefore essential to find conditions that 
efficiently slow down aggregation already in the early development. Evaluation and 
optimization of long-term stability is thus a crucial step in development of biologics, which is 
still long-lasting and introduces substantial risk to the development. To date it hasn’t been 
unambiguously shown that increasing thermodynamic and colloidal stability, a primary 
strategy in the recent years, really leads to lower aggregation rate. On the other hand, with 
aim to accelerate development, aggregate increase in different formulations is being evaluated 
at higher temperatures, which doesn’t necessarily reflect changes until the end of shelf-life at 
storage temperature, usually three years at 5 °C.
In this work, I present several approaches for shortening time needed for aggregation 
assessment and, thus, accelerating formulation optimization aimed specifically at slowing 
down aggregation at storage conditions. For the group of antibodies used in oncology, 
immunology, rheumatology, for therapy of osteoporosis, and blood diseases, I managed to 
successfully describe aggregation data from wide temperature and concentration range by 
applying a kinetic aggregation mechanism comprised of two pathways, low- and 
high-temperature pathway. Additionally, model accurately forecasts aggregate fractions up to 
three years based on data obtained in much shorter period.
Kinetic aggregation mechanism only implies existence of two distinct, temperature-dependent 
pathways. Therefore, I isolated several aggregate fractions of the selected antibody mAb1. 
Analysis of antibody’s chemical modifications in separate fractions with cIEF and PepMap-MS 
methods and analysis of activation energy values revealed that aggregates formed at 
temperature typical for low-temperature aggregation importantly differ from aggregates formed 
at temperature typical for high-temperature aggregation. Besides differences in oxidation and 
deamidation level, these results, with aid of available crystal structure of human IgG antibody,
indicate that high-temperature aggregation is accompanied by the partial antibody unfolding.
Analysis of aggregation on two pathways requires extensive study for every assessed 
formulation, which is highly impractical in pharmaceutical development. Simplified model that 
considers aggregation as a (pseudo) first order kinetic reaction enables large acceleration and 
simplification in comparing aggregation susceptibility of formulations, when target 
concentration is known beforehand. Based on data from at least three temperatures, at which 
high-temperature pathways do not contribute to total aggregation, we can calculate long-term 
aggregation rate at any temperature with satisfactory accuracy. If we choose low enough 
temperature, we can directly compare formulations between themselves and thus in a most 
efficient way narrow down set of excipients and conditions successfully decreasing 
aggregation at storage temperature.
Apparent standard Gibbs free energy of denaturation obtained by analysis of antibody 
chemical denaturation is a parameter of thermodynamic stability, which is a good indicator of 
antibody’s aggregation propensity. A constructed aggregation phase space revealed that we 
can effectively slow down aggregation of antibodies with low thermodynamic stability by its 
increase. This is explained by decreasing pool of initial aggregating intermediate. On the other 
hand, for antibodies with high thermodynamic stability, its value primarily affects kinetic 
constant for formation of this intermediate, with the effect being much weaker in comparison. 
Nevertheless, analysis of thermal denaturation offers a useful information for the development 
of biopharmaceuticals. Namely, temperature, up to which aggregation through 
high-temperature pathway doesn’t contribute substantially, is approximately 15 or 25 °C lower 
than the thermal denaturation transition temperatures of CH2 and Fab domains, respectively.
Strategy combining kinetic and thermodynamic analysis not only improves efficiency of 
biologic drug product development and production but contributes to a better understanding 
of molecular mechanisms of aggregation as well.
</TujJezik_Opis>
  <KljucneBesede>
    <Beseda>-</Beseda>
  </KljucneBesede>
  <TujJezik_KljucneBesede>
    <Beseda>-</Beseda>
  </TujJezik_KljucneBesede>
  <Potrjeno>true</Potrjeno>
  <JeZaklenjeno>false</JeZaklenjeno>
  <JeRecenzirano>false</JeRecenzirano>
  <Zaloznik></Zaloznik>
  <Izvor></Izvor>
  <Jezik ID="1060" ISO639-3="slv">Slovenski jezik</Jezik>
  <TujJezik ID="1033" ISO639-3="eng">Angleški jezik</TujJezik>
  <Povezave></Povezave>
  <Pokrivanje></Pokrivanje>
  <CasovnoPokritje></CasovnoPokritje>
  <AvtorskePravice></AvtorskePravice>
  <VrstaGradiva ID="mb31" DRIVER="info:eu-repo/semantics/doctoralThesis">Doktorsko delo/naloga</VrstaGradiva>
  <DatumVstavljanja>2022-09-28 15:14:59</DatumVstavljanja>
  <DatumObjave>2022-09-28 15:15:00</DatumObjave>
  <DatumSpremembe>2023-02-09 12:57:32</DatumSpremembe>
  <DatumTrajnegaHranjenja>0000-00-00 00:00:00</DatumTrajnegaHranjenja>
  <LetoIzida>2022</LetoIzida>
  <LetoIzidaDo>0</LetoIzidaDo>
  <KrajIzida></KrajIzida>
  <LetoIzvedbe>0</LetoIzvedbe>
  <KrajIzvedbe></KrajIzvedbe>
  <Opomba></Opomba>
  <StStrani></StStrani>
  <StevilcenjeNivo1></StevilcenjeNivo1>
  <StevilcenjeNivo2></StevilcenjeNivo2>
  <Kronologija></Kronologija>
  <Patent_Stevilka></Patent_Stevilka>
  <Patent_DatumVeljavnosti>0000-00-00</Patent_DatumVeljavnosti>
  <VerzijaDokumenta>NiDoloceno</VerzijaDokumenta>
  <StatusObjaveDrugje>NiDoloceno</StatusObjaveDrugje>
  <VrstaStroskaObjave>NiDoloceno</VrstaStroskaObjave>
  <DatumPoslanoVRecenzijo>0000-00-00</DatumPoslanoVRecenzijo>
  <DatumSprejetjaClanka>0000-00-00</DatumSprejetjaClanka>
  <DatumObjaveClanka>0000-00-00</DatumObjaveClanka>
  <EmbargoDo></EmbargoDo>
  <VrstaEmbarga ID="1" Naziv="Takojšnja javna objava" OpenAIREDostop="openAccess"></VrstaEmbarga>
  <Osebe>
    <Oseba ID="118827" Ime="Marko" Priimek="Bunc" AltIme="" VlogaID="70" VlogaNaziv="Avtor" ConorID="" Afiliacija="" ArrsID="0" ORCID=""></Oseba>
    <Oseba ID="87496" Ime="Jurij" Priimek="Lah" AltIme="" VlogaID="991" VlogaNaziv="Mentor" ConorID="" Afiliacija="" ArrsID="0" ORCID=""></Oseba>
    <Oseba ID="118826" Ime="Matjaž" Priimek="Bončina" AltIme="" VlogaID="994" VlogaNaziv="Komentor" ConorID="" Afiliacija="" ArrsID="0" ORCID=""></Oseba>
  </Osebe>
  <Identifikatorji>
    <Identifikator ID="16" Sifra="VisID" Naziv="VisID" URL="">5643</Identifikator>
    <Identifikator ID="3" Sifra="CobissID" Naziv="COBISS_ID" URL="https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/126075651">126075651</Identifikator>
  </Identifikatorji>
  <Datoteke>
    <Datoteka ID="162381" DatotekaNRID="12407000" NamenDatotekeID="2" NamenDatoteke="Predstavitvena datoteka" FormatDatotekeID="2" FormatDatoteke=".pdf" MIME="application/pdf" IkonaFormata="pdf.png" IkonaFormataPolniUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/teme/rulDev/img/fileTypes/pdf.png" VelikostDatoteke="7023176" VelikostDatotekeKratko="6,70 MB" DatumVstavljanja="2022-09-28 15:15:02" JeZbrisana="false" JeJavnoVidna="true" JeIndeksirana="true" JeVidno="true" VidnoOd="01.01.1970" Zaporedje="0">
      <Naziv>Bunc_Marko_-_Mehanizem,_termodinamika_in_kinetika_agregacije_terapevtskih_monoklonskih_protitele.pdf</Naziv>
      <OrgNaziv>Bunc_Marko_-_Mehanizem,_termodinamika_in_kinetika_agregacije_terapevtskih_monoklonskih_protitele.pdf</OrgNaziv>
      <URL></URL>
      <Opis></Opis>
      <OpisTujJezik></OpisTujJezik>
      <UrlObdelave></UrlObdelave>
      <FrekvencaAzuriranjaID>1</FrekvencaAzuriranjaID>
      <Verzija></Verzija>
      <MD5>8CD43E40F453C504458E9BC6B5AB9DFD</MD5>
      <SHA256>9c836ed2ee13be9e1a71edf3b9e61047f1c218023ae7993943968da4895fe02d</SHA256>
      <UUID>8d627220-3f2f-11ed-9c94-00155dcfd717</UUID>
      <PID></PID>
      <PrenosPolniUrl>https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&amp;id=162381</PrenosPolniUrl>
      <Vsebine>
        <Vsebina TipVsebine="GoloBesedilo" JezikID="1060" Oznaka="" Dolzina="132431"></Vsebina>
      </Vsebine>
    </Datoteka>
  </Datoteke>
  <Organizacije>
    <Organizacija OrganizacijaID="10" Kratica="FKKT" ZavodEvsID="0000063" Logo="" LogoPolniUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/teme/rulDev/img/logo/">Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo </Organizacija>
  </Organizacije>
  <OrganizacijeVira>
  </OrganizacijeVira>
  <MetodeZbiranjaPodatkov>
  </MetodeZbiranjaPodatkov>
  <TipologijaDela ID="2.08" Koda="2.08" Naziv="Doktorska disertacija" SchemaOrg="Thesis"></TipologijaDela>
  <Ostalo>
    <StIrodsDatotek>0</StIrodsDatotek>
    <StDatotekPodTrajnimEmbargom>0</StDatotekPodTrajnimEmbargom>
    <StDatotekZOmejenimDostopom>0</StDatotekZOmejenimDostopom>
  </Ostalo>
</Gradivo>
