标记物

单克隆抗体(mAb)是制药行业增长最快的治疗方法之一，mAb的高阶结构(HOS)影响药物与靶标的结合特异性，从而影响治疗效果和副作用。若储存而导致HOS发生变化，例如蛋白质错误折叠和聚集，会导致稳定性降低、功效丧失或可能的免疫原性。因此，监测HOS对保证mAb疗法的有效性和安全性至关重要。X射线晶体学和核磁共振(NMR)光谱可以提供原子级分辨率，但存在费时费样品的缺点；生物物理技术，如差示扫描量热法(DSC)、动态光散射(DLS)、荧光光谱、红外(IR)光谱和圆二色(CD)光谱只能提供低分辨率的整体构象。焦碳酸二乙酯(DEPC)作为亲电子试剂能够修饰溶剂可接近的亲核侧链（Cys、His、Lys、Thr、Tyr、Ser）和蛋白质的N末端，这些残基产生的羧基化产物具有+72.021Da的质量转移，经过蛋白水解消化、液相色谱分离和串联质谱分析后，可以识别和半定量特定的蛋白质修饰位点。将一种条件（例如天然）与另一种条件（例如加热）进行比较时，特定残基处共价标记程度的变化可用于探测蛋白质的HOS变化（图1）。在这篇文章中，作者使用DEPC共价标记联用质谱，以利妥昔单抗作为单抗药物的模型，以期在远低于mAb治疗药物熔点的温度下能够特异性检测细微HOS变化，并通过活性测定进行验证。图1. DEPC 标记与质谱联用分析单抗药物结构的流程在通过共价标记研究热应力（heat stressed）利妥昔单抗之前，作者使用CD光谱、荧光光谱和动态光散射(DLS)来识别加热对蛋白质结构的干扰。发现当在低于其熔点的温度下加热利妥昔单抗4小时时，这三种技术在45°C或55°C时无法检测到显著的结构变化，而在65°C时仅显示出轻微的变化。随后作者团队使用DEPC CL-MS探测利妥昔单抗的细微结构变化。在45°C压力下的利妥昔单抗样品中发现DEPC标记水平的变化较少，大多数变化是由于蛋白质受热去折叠导致的标记增加（图2），且可变区的变化远少于恒定区。超过70%的标记变化发生在Tyr、Ser和Thr残基处，而发生在His和Lys残基处的标记变化始终小于20%。标记变化表明，45°C时的结构变化主要是局部微环境的变化，而非溶剂可及性差异显著的大结构变化，也就是说修饰位点分散在整个蛋白质结构中，而不是集中在蛋白质的某些区域。图2. 45°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。活性测定能反映一定程度的结构变化对利妥昔单抗活性的影响，从而验证DEPC标记结果。桥接ELISA的结果表明，在预热至45°C后，利妥昔单抗的Fc结合活性没有显著变化（图3a），Fc区域的CDC活性估计在45°C热应激后保持不变（图3b），利妥昔单抗的Fab结合活性估计与对照样品没有差异（图3c）。活性测定结果表明蛋白质在45°C时没有发生显著的结构变化。在Fab和Fc区域中标记变化的残基数量相对较少，主要标记对局部微环境变化更敏感的Tyr、Ser和Thr残基。修饰位点分散在整个蛋白质中，对Fab和Fc区域的构象几乎没有影响，与共价标记质谱联用的测定结果相吻合。图3.使用单抗活性测定验证CL-MS实验揭示的结构变化。Fc区的结构完整性通过(a)测量Fc与捕获抗体结合的利妥昔单抗桥接ELISA和(b)测量补体依赖性细胞毒性的Alamarblue测定来评估。Fab区域的结构完整性通过(c)Raji细胞下拉试验评估，测量Fab与B细胞CD20抗原的结合。55°C加热4h后利妥昔单抗所有结构域的残基修饰程度都发生了显著的变化，尤其是Fab区域的VH和VL结构域。（图4）加热至55°C时，His和Lys残基处发生的标记变化几乎是45°C的两倍，表明蛋白质在这些区域展开；Fab区域标记水平发生显著变化，特别是在VH、VL和CL域。这表明利妥昔单抗的Fab区域存在局部结构变化，据报道这也是IgG1分子中对热应激最敏感的区域。Fc区域中没有观察到类似的发生标记变化的残基聚集，Tyr、Ser和Thr处的大多数标记变化为中度或高度变化，这些结果表明蛋白质拓扑结构可能发生变化。图4. 55°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。尺寸排阻色谱(SEC)测量表明在65°C加热条件下存在高分子量物质。将DEPC CL-MS方法应用于65°C热应力的利妥昔单抗后，发现所有利妥昔单抗结构域的标记发生显著变化（图5），主要体现为标记的减少，这可能是因为蛋白质聚集。利妥昔单抗的Fab和Fc区均发现标记减少的残基簇，活性测定结果显示Fc结合和CDC活性的降低（图3），说明了Fc区特别是CH3结构域的标记变化，与DEPC标记结果一致。图5. 65°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。总结DEPC标记技术的结构分辨率和灵敏度足以探测细微的蛋白质构象变化，该技术与质谱联用可在低于Tm的温度下揭示利妥昔单抗中的细微HOS变化，与经典的生物物理技术互补。总体而言，鉴于CL-MS简便、灵敏的特点，该方法将适用其他抗体药物的结构研究。

传统医学模式正进入到代谢组学、基因组学、蛋白质组学等多组学整合分析的精准诊断时代。以高性能质谱为核心的多组学研究已成为各类疾病筛查、早期诊断、治疗监测和预后评估的生物标志物创新发现的关键技术平台。近年来，慢病的发病率和死亡率持续走高。利用慢病大规模人群队列，结合质谱检测技术发现新型生物标记物，可以为慢病的防治提供新的线索和手段。为促进相关人员深入了解质谱技术与慢病标记物研究进展，掌握相关应用知识，仪器信息网将于2022年7月15日召开“质谱技术与慢病标记物研究”网络会议，邀请业内专家和仪器厂商，聚焦慢病队列、质谱检测技术和生物标记物发现等热点研究领域分享报告。会议日程7月15日下午 质谱技术与慢病标记物时间报告主题报告嘉宾14:00-14:30代谢异常与肿瘤发生常江 华中科技大学 教授14:30-15:00基于高精度质谱技术的蛋白质修饰解析刘小云 北京大学 研究员15:00-15:30安捷伦整合生物学解决方案-基于靶标代谢组学与代谢流技术用于临床疾病表型研究詹舜安 安捷伦科技（中国） 大中华资深液质应用专家15:30-16:00因果推断及在医学研究中的应用余勇夫 复旦大学 研究员16:00-16:30代谢组学驱动的代谢性疾病早期标记物发现房中则 天津医科大学 教授报告嘉宾（按报告时间顺序）参会方式（手机电脑均可） 1、官网免费报名（点击此处链接或扫描下方二维码，报名听会）； 2、报名成功，通过审核后您将收到通知； 3、会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。扫一扫，进入会议页面免费报名听会

安捷伦科技公司与首尔大学医院合作进行生物标记物研究 目标包括用于药物开发的生物标记物的研发和鉴定 2013 年 10 月 16 日，北京 &mdash 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）和首尔大学医院（韩国顶尖的医学中心之一）今天宣布，双方就用于药物（包括麻醉药品、免疫抑制剂以及生物标记物）开发中各种生物标记物的研发和鉴定达成战略合作关系。 首尔大学医院总裁兼首席执行官 Byung-Hee Oh 教授说道：&ldquo 医疗行业中存在的鸿沟影响了我们为患者提供的护理质量，我们想要攻克的领域是用于多种疾病早期诊断和有效监测的生物标识物的开发。&rdquo &ldquo 我们很高兴与安捷伦这家最大的测试与测量公司合作，帮助我们拓展医学研究的视野，提高韩国以及世界各地人民的生活质量。&rdquo 根据协议，医院的检验科将使用 Agilent 6460 三重四极杆 LC/MS 系统以及安捷伦的支持服务和应用专业技能。 医院致力于为新的生物标识物创造并维持一个最佳的环境，以便于高灵敏度且稳定强大的仪器能对其进行严格地识别与检测。 安捷伦韩国和南亚太地区生命科学部总经理 Rod Minett 表示：&ldquo 我们很荣幸与首尔大学医院成为合作伙伴，医院拥有良好的创新传统以及对患者的优质护理，通过这次合作，我们希望为医学和生命科学行业建立更有效、更多样的验证系统。&rdquo 关于首尔大学医院 在过去的 100 年中，首尔大学医院一直关注公共健康，并引领韩国医学的发展。医院始建于 1885 年，当时的名称为 Kwang Hye Won，是韩国首家国立医院。在成为首尔大学医院的特殊法人团体之前，该医院是首尔大学医学院和牙科学院的附属医院。目前，医院包括总医院、儿童医院、肿瘤医院、牙科医院以及临床研究机构。要了解更多信息，请访问 www.snuh.org/english。 关于安捷伦科技公司 安捷伦科技公司（纽约证交所：A) 是全球领先的测试测量公司，同时也是化学分析、生命科学、诊断、电子和通信领域的技术领导者。公司拥有 20500 名员工，遍及全球 100 多个国家，为客户提供卓越服务。在 2012 财政年度，安捷伦的业务净收入为 66 亿美元。有关安捷伦科技的更多信息，请访问：www.agilent.com.cn。 编者注：更多有关安捷伦科技公司的技术、企业社会责任和行政新闻，请访问安捷伦新闻网站：www.agilent.com.cn/go/news。