研究人员解锁了一种测试蛋白质药物的新方法

新泽西理工学院(NJIT)的研究人员公布了一项新的实验室技术，他们说这代表了制药实验室如何测试和生产基于蛋白质的新药物的“范式转变”，例如正在开发用于治疗各种疾病的治疗性单克隆抗体，从癌症到传染病。

研究人员表示，他们在《分析化学》杂志上描述的基于电化学的方法可以让新兴生物治疗药物的安全性和质量测试只需传统方法所需时间的一小部分，而传统方法通常需要冗长且成本高昂用于样品测试的某些生物材料的生产。

该研究是与默克、强生和俄亥俄大学的研究人员合作进行的。

“我们在新泽西理工学院开发的这种方法有可能对定量蛋白质组学产生重大影响，它代表了制药行业在监测生物制药产品和工艺杂质以进行质量控制方面的范式转变，”该论文的HaoChen说。通讯作者，新泽西理工学院化学与环境科学系教授。

“通过这项研究，我们现在已经证明了一种方法，可以比以往更快、更准确地量化药物产品和处理杂质。我们希望它对于促进治疗和预防治疗性蛋白质和疫苗的开发非常有用。未来会有不同的疾病。”

传统上，此类测试或蛋白质定量涉及耗时的合成同位素标记肽的制备，这些肽用作测量样品中总蛋白质浓度的内部标准——帮助研究人员在整个药物开发过程中积极监测治疗性蛋白质成分的功效和安全性过程。

为了克服这一限制，Chen的实验室开发了一种库仑质谱(CMS)方法，用于在不使用标准品的情况下对蛋白质进行绝对定量。该方法改为应用液相色谱-质谱法和电化学流动池，根据电化学特征快速量化和检测目标蛋白质或肽的变化。

“传统方法无需等待数周才能获得标准品或试剂，可以立即进行CMS定量实验。因此，这将有助于跟踪过程中发现的药物杂质，并通过工艺优化和控制确保其有效清除，”说陈。

“这种设备允许我们在蛋白质消化后用液相色谱分离肽，监测电化学流动池中的肽氧化以产生电流，并用质谱法测量氧化产率测量氧化产率，”该论文的第一作者和NJIT博士解释说.学生艾永玲。“电流信号与氧化产率的结合为肽和蛋白质的绝对定量提供了足够的信息。”

在他们的研究中，该团队通过在一次运行中实现混合物中多种蛋白质(β-乳球蛋白B、α-乳白蛋白和碳酸酐酶)的绝对定量来展示其CMS方法，而无需使用任何标准。

值得注意的是，该团队还展示了该方法检测蛋白质脱酰胺的能力——这是一种治疗性蛋白质的常见降解事件，由整个制造过程和储存过程中的物理或化学应力引起。

该研究的作者称，该团队成功地量化了几种蛋白质降解产物，包括蛋白质降解的关键中间体——琥珀酰亚胺的形成——由于缺乏标准，以前从未进行过绝对量化。

“缺乏标准是由于他们从头合成的挑战造成的，”陈说。“能够准确量化脱酰胺产物和中间体可以更好地了解治疗性蛋白质降解，并有可能创造一种研究疾病病理和衰老过程的新方法。”

现在，Chen的实验室计划将他们的新方法用于一次大规模定量数千种蛋白质。他们还计划提高CMS分析的灵敏度，以允许对复杂生物样品中极低水平的蛋白质进行量化，这将有利于从临床诊断和药物发现到在分子水平上对样品进行鉴定和定量的精准医学等研究工作有必要的。

“由于蛋白质在生物体内发挥着广泛的功能，绝对蛋白质定量的重要性怎么强调都不为过，”Chen说。“CMS应该加快疾病诊断、药物发现和开发的过程，它现在为生物学家和生物化学家打开了一扇新的大门，可以探索人体中可能作为疾病生物标志物和药物靶点发挥重要生物学功能或作用的蛋白质数量。"