质谱分析为生物制药带来分辨率
质谱(MS)是一种强大的和通用的分析工具，用于生物制药行业，并在许多其他应用，包括食品过敏原检测和法医学。1，2它被描述为“世界上最小的规模”——不是因为仪器的大小，而是因为其分析物的大小。20世纪初，质谱被用来测量原子质量，证明同位素的存在。现在，质谱被用于研究范围广泛的分子，包括小碳氢化合物、蛋白质、多肽、碳水化合物和DNA。3.
质谱仪的输出是质量-电荷(m/z)比，可以在“质谱”中查看，即m/z比与每个检测信号的相对强度的关系图(图1)质谱库，可以推断出各种化合物的身份和丰度。
m/z值是什么?为什么它对生物治疗发展很重要?
MS的工作原理是在分析物上放置电荷，并测量在各种电场和磁场组合下产生的离子轨迹对真空的响应。3.质谱仪的关键部件包括离子源(使分析物带电)，a质量分析器(测量离子的m/z比)和检测器(用于计算具有特定m/z值的离子的数量)。m/z比值用于确定一个分子的分子量或质量，进而确定它的性质。
图1:质谱 ．
化合物的准确鉴定是生物制药发展的一个基本方面，这就是为什么MS已经在行业中发挥如此强大的作用。生物制药产品是高度复杂的，可以进行细微的修改，从而影响其功能，进而影响疗效和安全性。例如，蛋白质磷酸化是众多例子中的一个转录后修饰这会影响蛋白质的功能。以高灵敏度和特异性识别这些变异是生物处理的重要组成部分，解释说克里斯·萨顿他是布拉德福德大学蛋白质组学研究所的负责人。“在生物制药开发中使用MS的潜力在于使用最新一代仪器对大型完整蛋白质(如抗体)进行测序和表征的能力。使用这些仪器获得准确质量和异构体身份的能力，如糖基化变体或不完整的产物，可以在确保依赖于复杂细胞表达系统的生物加工方法制造的非常昂贵产品的质量方面发挥重要作用。”
CE-MS解决方案支持下一代治疗
阐明新疾病适应症的代谢或信号通路通常只需要从少数细胞中取样。新型蛋白质疗法、寡核苷酸疗法、病毒基因疗法和细胞疗法在其复杂性和所需特征的水平上不断扩大。简而言之，必须更详细地分析更少量的更多类型的生物分子。下载此信息工具包，以发现可以分析具有正极或负极的化合物的解决方案，并为各种蛋白质工作流程提供易于使用的工具包。
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从糖分析学的角度看成分
理解翻译后修饰不仅对生物过程控制很重要;u了解不同结构如何影响功能有助于指导早期生物治疗的发展。单克隆抗体和其他糖蛋白在生物治疗市场中占很大比例，由糖型群体组成;也就是说，具有相同的蛋白质序列，但在每个糖基化位点上有不同的糖。陆宝玲教授他是都柏林大学学院的名誉研究员，也是新加坡A*STAR生物加工技术研究所的访问研究员，他敏锐地意识到糖分析对行业的重要性，并专注于用自动化技术改进流程。糖型可改变药代动力学陆克文说:“以红细胞生成素为例。如果这些大糖没有被唾液酸覆盖，循环半衰期就从3小时缩短到3分钟。从基本的角度来看，知道哪些糖在哪里是非常重要的。例如，在SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白上，糖将保护该刺突区域不受疫苗的影响。”
聚糖排列还有助于蛋白质的折叠和稳定，保护蛋白质，改善其作用模式，也可以影响免疫反应．4，5，6从ms驱动的糖分析中获得的见解使有前途的新生物疗法和方法得以探索。例如，Pagan和同事将内源性抗体转化为抗炎介质在活的有机体内通过工程生物分子能够连接半乳糖和唾液酸到特定的抗体。在给予甘聚糖修饰酶后，自身免疫性炎症减弱在活的有机体内．5
质谱是聚糖分析的支柱，有两种通用的基于质谱的策略可以使用:“自上而下”和“自下而上”．“自上而下”分析表明，完整的糖蛋白直接应用于MS，无需广泛分离或消化。“自下而上”涉及使用化学或酶的方法释放某种形式的聚糖，然后获得聚糖和蛋白质序列。7理想情况下，糖蛋白分析应该结合分离技术的组合，以增加分配的信心，Rudd说。“有许多工具可用于确定糖基化的特征。对于糖组学，分析释放的聚糖，可以使用基质辅助激光解吸/电离耦合飞行时间(MALDI-ToF)质谱、亲水作用色谱及超高效液相色谱(HILIC-UPLC-MS)，串联MS和exoglycosidases．这些技术的组合将为您提供聚糖池的详细分析。这与完整的糖蛋白分析或用于现场分析的糖蛋白组学不同。”
快速高效的样品制备
样品制备是蛋白质组学工作流程中的关键步骤，它极大地影响蛋白质和多肽的识别率。然而，样品制备方法不规范，许多样品需要长时间处理，可能导致肽产量低，消化效率低，重复性低。下载此应用程序笔记，发现一个工作流程，可以快速有效地处理不同的样品，同时显著减少动手时间。
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推动生物仿制药分析
需要全面的分析数据来推进生物仿制药的开发，即在原药物专利到期后可以注册的生物制剂的仿制药版本。生物仿制药要获得批准，制造商必须证明生物仿制药与参考生物治疗之间只有非常小的差异，并且这些差异与临床无关。8质谱结合液相色谱和毛细管电泳等高分辨率分离方法是生物仿制药发展的基础。只有当生物仿制药抗体被证明“高度相似”时，才进行临床前和临床研究。8如果生物仿制药被认为不是高度相似的，则必须进行更多的临床前和临床评估，而特征在原生物制剂范围内的生物仿制药可能会更快地进入市场。8
敏感的测试需要检测与产品相关的微小差异，这些差异可能来自不同宿主细胞和表达系统的使用，生产中的变化，或不同的纯化或存储协议。9Beck及其同事认为，原生质谱、离子迁移耦合质谱(IM-MS)和氢/氘交换以及随后的质谱(HDX-MS)有望在生物仿制药和原药可比性研究中发挥越来越大的作用。8不同的方法可以实现不同类型的结构表征:原生质谱和IM-MS提供顶层的结构洞察，而HDX-MS可用于研究单克隆抗体以及聚集物的结构变化。8
质谱:推动整个管道的发展
表征生物疗法是该行业面临的一个关键挑战。然而，如果没有ms，迄今所取得的大部分进展是不可能的。该技术不断发展，并支持从概念到生物加工，再到生物仿制药分析的研究和开发。质谱的强大之处在于它能够检测出化合物之间的细微差别，而分辨能力正是该行业所需要的。
参考文献
1.马扎诺V, Tilocca B, Fiocchi A，等。以质谱为基础的蛋白质组学分析食物过敏原。J蛋白质组学．2020; 215:103636。doi:10.1016 / j.jprot.2020.103636
2.Brown HM, McDaniel TJ, Fedick PW, Mulligan CC.质谱在法医学中的当前作用和未来展望。分析的方法．2020; 12(32): 3974 - 3997。doi:10.1039 / D0AY01113D
3.质谱学简史。肛门化学．2008; 80(15): 5678 - 5683。doi:10.1021 / ac8013065
4.陆克文总理，若昂HC，科希尔E，等。糖基修饰酶的动态稳定性和功能活性。生物化学．1994; 33(1): 17-22。doi:10.1021 / bi00167a003
5.Pagan JD, Kitaoka M, Anthony RM。致病抗体的工程唾液化在活的有机体内减轻自身免疫性疾病。细胞．2018, 172 (3): 564 - 577. - e13。doi:10.1016 / j.cell.2017.11.041
6.陆克文总理，埃利奥特T，克莱斯韦尔P，威尔逊IA，德维克RA。糖基化和免疫系统。科学(纽约，纽约州)．2001, 291(5512): 2370 - 2376。doi:10.1126 / science.291.5512.2370
7.刘红，张楠，万东，崔敏，刘智，刘松。糖蛋白质谱分析及其在癌症生物标志物发现中的临床应用。临床蛋白质组学．2014; 11(1): 14。doi:10.1186 / 1559-0275-11-14
8.张志刚，张志刚，张志刚，等。原发抗体、生物类似药和生物更好抗体的尖端质谱表征。J质谱。50 2015;(2): 285 - 297。doi:10.1002 / jms.3554
9.Schreiber S, Yamamoto K, Muniz R, Iwura T. FKB327作为阿达木单抗生物类似物的物理化学分析和生物学特性。杂志。教谕》．2020; 8 (3):e00604doi:10.1002 / prp2.604
