生物制药分析

Biotherapeutics,也被称为生物制剂或生物制药,都是来自生物来源,如植物、微生物和转基因细胞和生物体。它们包括高分子质量的药物核苷酸组成的聚合物,即。、RNA或DNA或氨基酸(多肽和蛋白质)。

Biotherapeutics基于核酸,如小干扰RNA (siRNA)和DNA,获得越来越多的关注是由于他们长期和潜在的疗效,但是很少核酸药物目前批准的治疗用途。肽和蛋白质,另一方面,代表biotherapeutics的主要类,由于他们的多才多艺的生理功能。

“例如色谱分析和质谱分析技术,以及各种工具,如克隆CRISPR / Cas,一次性设备,机器学习和使用先进的传感器和自动化已经帮助在生物制药研究的进步,”约翰Buyel博士说,攻读生物工程部门的负责人弗劳恩霍夫输入法和亚琛工业大学副教授。Buyel的工作集中在重组蛋白表达,整体生物工艺集成、制造过程的建模及其数字化。

用于各种生物制药分析技术获得重要的见解成分,质量、稳定和安全的复杂biotherapeutics整个开发管道。在本文中,我们仔细看看一些科学家使用的策略。

Biotherapeutic发现

基因组挖掘

基因组挖掘涉及的识别与小说在微生物生物合成途径相关基因。一个常见的瓶颈识别这种途径是化合物已经被发现的时代。基因聚类分析和光谱技术,能加快识别未知的天然产物也定义代谢产物的立体化学。

的平台,帮助从单一基因组全部属基因组挖掘BiG-SCAPE和CORASON。BiG-SCAPE提供生物合成基因簇的序列相似性分析,而CORASON有助于阐明进化基因通过phylogenomic集群方法之间的关系。CRISPR-Cas9是非常重要的技术能有效地激活多个生物合成基因簇链霉菌属物种。这使生产独特的代谢产物,如小说中酮化合物链霉菌属viridochromogenes。这项技术会导致罕见的生产和未知变异的抗生素,如amicetin thiolactomycin, phenanthroviridin 5-chloro-3-formylindole。

METLIN是一个重要的代谢物鉴定平台,包括高分辨率的MS / MS数据库片段相似搜索功能。有极大帮助的快速鉴定未知化合物。其他在网上工具用于生物制药研究化合物结构鉴定(CSI): FingerID和投入产出内核回归(IOKR)。科学家正在开发先进的分子网络与生物活性化合物的分类信息数据库,提高注释的信心。

Metabolomics-based方法

最近的分析工具,如色谱法和光谱法的发展,再加上计算方法,使代谢组学的应用自然产品为基础的药物发现。

代谢组学 的方法允许同时许多生物样品中代谢物分析,提供准确的信息在原油提取代谢物组成。这使得快速解释和鉴定未知化合物。Metabolomics-based方法还可以检测代谢物成分之间的差异在不同生理状态的细胞和生物体,生成详细的代谢物概要文件提供表型特征在分子水平上。这些概要文件是重要的理解行动的生物活性化合物的分子机制。

分析工具用于生物制药管道

需要广泛的分析技术在biotherapeutics的开发和制造。这些方法对于biotherapeutic产品的连续评估是必要的,有助于识别和描述转录后修饰(如糖基化),结构的异质性,稳定、构象等。通过这些评估,开发人员能够评估和调整上游和下游生物过程参与生物制造和实施变化的要求,以确保过程的效率和最终产品的纯度。

生物活性化合物是分析了使用各种方法,例如 核磁共振光谱和高分辨率质谱(,8经)。 核磁共振分析提供定量的数据和结构特征的产品。然而,它具有灵敏度相对较低,因此,通常用于配置文件主要成分。几个色谱工具,如离子交换、亲和力和凝胶过滤色谱法是用来净化重组蛋白质生物制药产品。

下一代Biotherapeutics先进技术加速发展

生物制药公司从标准单克隆抗体疗法的发展过渡到更复杂的抗体结构和新的基因药物。看这个网络研讨会,了解最新的技术为满足生物制药行业的挑战,比如multi-capillary电泳系统,能够使研究人员运行多个样本明显高于传统方法。

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质谱分析成像在生物制药

质谱影像( MSI)是用来确定生物活性化合物在生物体的空间分布。等不同类型的MSI matrix-assisted激光解吸电离(MALDI)、解吸附电喷雾电离(DESI),纳米激光解吸/电离(nano-PALDI)和二次离子质谱(SIMS)是用于药物发现。这些工具的不同空间分辨率和分子信息。研究相关化合物分布为临床前安全评价尤为重要,临床研究和机械的理解。

西奥多Alexandrov,团队领导结构和计算生物学的单位,欧洲分子生物学实验室(EMBL),德国海德堡参与实验和计算工具的发展在小说中使用空间和单细胞代谢组学等领域。他说,“在过去的十年中,MSI成为本地化的工具选择的药物和药物代谢物在组织部分。“根据Alexadrov,这是因为MSI是更快和更敏感比原来的fda批准的方法本地化药物——全身放射自显影法(WBAR)。

“MSI检测药物代谢物WBAR或许没有注意到,但是生物活性,“Alexandrov指出。他进一步解释说,这一分析工具有助于加快biotherapeutic的临床前和临床阶段发展。

液相色谱在生物制药

液相色谱(LC)是一种分离技术,是基于液体流动相,在分子和离子存在于样品都解散了。的液相包含溶解样品通过一列挤满了吸收剂粒子,称为固定相。分离是基于每个组件的亲和力为流动相,亲和力影响组件迁移的速度通过列。LC加上各种探测器如荧光、紫外可见光(紫外)和在开发过程中光散射检测器biotherapeutics的表征。它可以用来识别特定的蛋白质,有助于确定其结构。离子交换色谱法结合紫外探测器可用于确定蛋白质-蛋白质之间的关系处于原生状态。分离和定性、定量分析的大量原油提取同分异构体,科学家使用组合方法涉及,8经LC。

在过去的十年中,结合高效液相色谱法(HPLC)和质谱(MS)已被证明是无价的分析工具发现的生物制剂。这些技术被用来确定活性化合物以及确定药物的纯度的物质。同时,液相色谱法结合质谱分析(质),表现出广泛的适用性,确定药物的纯度。这一技术是常用的表征蛋白质生物制药和适用于肽图分析。

质有助于提高分析的信心,减少相关的模糊数据的解释。最近,科学家已经成功地提高数据的质量这样的实验通过标准化实验程序,优化和升级质谱仪仪器参数。蛋白质biotherapeutics,但是执行并配合紫外线(UV)检测工具提供紫外指纹,可用于质量控制(QC)的目的和研究药物释放。

策略来提高生物制药的生产

传统上,biotherapeutic研究始于“原油”的生物筛选提取,这最终导致了隔离有前途的化合物的生物活性。这个过程耗时和费力,各种策略现在已经受雇于人员克服这些缺点。一种方法是创建库协调大规模筛选。这个过程加速的过程中找到一个特定的药物生物目标(例如,病毒蛋白质、酶等,)。

优化生产流程,即。,从原油中提取生物活性代谢产物的分离纯化,是一项复杂的任务。为了克服各种相关的复杂性,科学家小型化的过程(例如,小型净化技术、微型生物反应器,等等),这样他们可以仔细看看整个过程和发展进行必要的修改优化的生产方法。

自动化液体处理技术艾滋病有效和精确处理液体样品的生物制药公司。加快药物开发过程中,原油提取pre-fractioned成sub-fractions这样,他们是适合自动化液体处理技术。这种技术增加的可能性获得更大数量的目标生物活性化合物,同时最小化所需的时间。

当前的挑战和未来生物制药的研究分析

一般来说,药物开发是一个极其复杂和昂贵的过程。根据塔夫茨药物开发研究中心,一种药物的发展需要近12 - 15年的广泛的研究和生产成本可能超过20亿美元。未来的目标之一是减少这个时间框架开发方法和相关的成本。

然而,挑战生物制药分析仍然存在。重组蛋白开发通过转基因细胞和维持这些细胞的最优生长条件对获得优质的产品很重要。此外,重组蛋白的工业化生产是昂贵的。另一个挑战与生物制药相关的生物分子接触时变性和聚合多个强调在生产过程中,存储和运输。退化或蛋白质聚合组件也可能失去效力,成为有毒。这些蛋白质结构的变化可能是非常小的和可用的分析工具可能不够敏感的检测到它们。因此,需要高精度的分析工具的不断发展,确保卓越的品质,降低生产成本。