生物大分子

生物大分子国家重点实验室2009年度开放课题申请指南 　　根据国家科技部《国家重点实验室专项经费管理办法》和《生物大分子国家重点实验室开放课题管理办法》的有关规定,生物大分子国家重点实验室现公开发布2009年度开放课题申请指南。 　　一、指南内容 　　实验室开放课题应紧密围绕实验室重点研究方向，研究内容具有创新性。2009年实验室开放课题重点支持以下方向： 　　结构生物学 　　生物膜与膜蛋白 　　蛋白质合成与调控 　　免疫调控的分子基础 　　认知与记忆的分子基础 　　蛋白质药物与多肽药物 　　蛋白质研究新技术与新方法 　　二、申请人资格 　　1.国内外研究机构和大学的具有博士学位和中级以上职称的研究人员。 　　2.申请人必须与至少一位生物大分子国家重点实验室固定研究人员合作申请。 　　三、实验室将根据以下四项原则优先考虑申请课题： 　　1、研究课题符合生物大分子国家重点实验室的研究方向。 　　2、与生物大分子国家重点实验室固定人员共同承担国家任务或合作申请重大基金。 　　3、应生物大分子国家重点实验室邀请进行合作研究或指导工作。 　　4、在学术上有重大价值并经学术委员会讨论通过的研究课题。 　　四、申请办法 　　申请者下载开放课题申请书(请登陆www.ibp.ac.cn下载)，同时填写好一式三份纸质申请书，经所在单位同意盖章后，于2009年5月30日前寄回本实验室，同时提交电子版。逾期将不予受理。 　　申请的课题由生物大分子国家重点实验室审查并由学术委员会审议批准，审核结果会及时通知申请者本人及所在单位。 　　五、联系方式 　　联系人：李佳 　　联系电话：010-64848006 　　邮件地址：lijiacom@moon.ibp.ac.cn 　　通讯地址：北京朝阳区大屯路15号 中国科学院生物物理研究所 4204房间 　　邮政编码：100101 　　生物大分子国家重点实验室 　　2009年4月22日

p style=" text-align: center " strong 生物大分子动态修饰与化学干预 /strong /p p style=" text-align: center " strong 重大研究计划 /strong /p p style=" text-align: center " strong 2017年度项目指南 /strong /p p 　　生物大分子的动态修饰是指作为生命体系基本“元件”的生物大分子(蛋白质、核酸、糖脂等)时刻处于修饰位点与种类多变、时空特异和双向可逆的化学修饰之中。生物大分子化学修饰的这些动态属性在生物体的生理活动和病理变化中通常都发挥着关键作用。 /p p 　　 strong 一、科学目标 /strong /p p 　　本重大研究计划拟充分发挥化学、生命科学和医学的特点以及学科交叉的优势，引领生物大分子动态修饰与化学干预研究，为生物大分子动态修饰的机制研究提供具有化学特征的新工具和新模式，获得针对动态修饰的新靶标和相应的干预小分子 加速从基础研究到药物开发的转化，为认识生命体系调控的内在规律、为重大疾病的诊断与防治提供基础性和前瞻性的科学技术储备 促进化学与生命科学和基础医学研究的衔接和交叉集成，形成新的学科生长点，提升我国生物大分子动态修饰的基础研究和应用性研究的综合实力，在国际化学生物学领域和生物医学前沿研究中占有重要的地位 同时，造就一支学科深度交叉、具有国际影响力的化学生物学科研队伍。 /p p 　 strong 　二、核心科学问题 /strong /p p 　　生物大分子动态修饰研究的最基本问题是发现和阐明生物大分子化学修饰的动态属性，揭示其生物学效应和调控机制，并实现对生物大分子动态修饰的靶向化学干预。本计划旨在以化学生物学研究模式为指导，发展生物大分子动态修饰的特异标记和检测工具，解析生物大分子动态修饰的功能和调控机制，为药物研发提供潜在干预小分子和新靶标。本计划将组织包括化学、生命科学、医学、数理科学、信息科学等多学科的科学家共同开展研究。拟解决的核心科学问题如下： /p p 　　(一)生物大分子化学修饰的动态属性：生物大分子化学修饰的化学特征与动态过程。 /p p 　　(二)生物大分子动态修饰的调控机制: 动态修饰的生物学效应和调控规律。 /p p 　　(三)生物大分子动态修饰的化学干预：基于动态修饰的新靶标和靶向干预策略。 /p p 　　 strong 三、2017年度重点资助研究方向 /strong /p p 　　本重大研究计划 2017 年拟围绕上述核心科学问题开展如下研究工作： /p p 　　 strong (一)生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术。 /strong /p p 　　生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术是开展生物大分子动态修饰研究的基础。通过修饰生物大分子的体外样品制备与化学标记、生物大分子修饰时空探测和高分辨成像技术的发展，实现对生物大分子动态修饰的高效、特异和时空动态检测，为从分子、细胞和个体等多个层次揭示生物大分子动态修饰的本质和调控机制奠定基础。研究重点如下： /p p 　　1.发展生物大分子的化学合成新方法(如全合成、半合成、及酶促合成等)，以及含有特定修饰(如甲基化、乙酰化、泛素化、糖基化、脂基化等)生物大分子的人工制备方法 /p p 　　2.发展具有普适性的新型、高效生物正交化学反应，实现对细胞及活体内带有修饰的生物大分子的精准化学标记或人工调控 /p p 　　3.针对生物大分子动态修饰的特性(如时空特异、双向可逆等)，发展精准探测、成像、测序等新技术、新方法 /p p 　　4.发展鉴定生物大分子动态修饰及其修饰酶、去修饰酶和识别蛋白的新策略、新工具。 /p p 　　 strong (二)生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析。 /strong /p p 　　生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析是开展生物大分子动态修饰研究的核心内容。借助化学生物学创新方法、技术和工具，应用结构解析、深度测序和高分辨成像等技术，结合现代分子细胞生物学和生物信息学等手段，揭示生物大分子动态修饰的调控机制，并阐明其在生理活动和病理变化过程中的重要作用，为基于生物大分子动态修饰的化学干预奠定基础。研究重点如下： /p p 　　1.利用生物大分子特异标记、富集与检测的新技术新方法，解析生物大分子动态修饰的调控机制 /p p 　　2.结合深度测序、基因组编辑等生物学新技术手段，揭示动态化学修饰调节生物大分子功能的规律 /p p 　　3.针对生物大分子化学修饰的时空分布与动态变化等特性，研究其在生理过程和病理变化中的调控机制。 /p p 　 strong 　(三)生物大分子动态修饰的化学干预及其应用。 /strong /p p 　　利用我国丰富的天然产物资源，发挥中药活性成分研究的优势，以活性化合物高通量/高内涵筛选、生物大分子动态修饰的计算模拟、探针(药物)分子设计等化学生物学技术为支撑，获取高选择性、高特异性、高生物相容性的小分子化学工具，揭示生命体内不同层次生物大分子动态修饰的调控机制，建立生物大分子动态修饰与分子靶向药物发现之间的桥梁，实现以新靶标确证和原创候选药物发现为目标的源头创新。研究重点如下： /p p 　　1.发展调控生物大分子动态修饰的小分子化学工具，并建立相应的表征技术新体系 /p p 　　2.利用小分子化学工具研究生物大分子动态修饰的化学过程与调控机制，发现与确证可供干预的新靶标 /p p 　　3.从分子、细胞、组织和个体等多个层次开展对生物大分子动态修饰识别及功能发挥的化学干预研究，发现相应的先导分子。 /p p 　　 strong 四、项目遴选的基本原则 /strong /p p 　　本重大研究计划以学科交叉研究为基本特征，旨在将相关研究项目联系起来，成为一个协调的综合“项目群”。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题，同时要体现交叉研究的特征以及对解决核心科学问题和实现项目总体目标的贡献。 /p p 　　有比较好的创新性研究思路或比较好的苗头但尚需一段时间探索研究的申请项目，将以“培育项目”方式予以资助 有较好研究基础和积累，且有明确的重要科学问题需要进一步深入系统研究同时体现学科交叉特征的申请项目，将以“重点支持项目”的方式予以资助，其项目申请书中必须体现化学等相关学科与生物学研究队伍的交叉。 /p p 　　 strong 五、2017年度资助计划 /strong /p p 　　2017年度计划安排直接费用3000万元。拟资助培育项目20-25项，直接费用平均资助强度为70-80万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日” 拟资助重点支持项目3-5项，直接费用平均资助强度为300-400万元/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2021年12月31日”。 /p p 　　 strong 六、申报要求及注意事项 /strong /p p 　　 strong (一)申请条件。 /strong /p p 　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件： /p p 　　1.具有承担基础研究课题的经历 /p p 　　2.具有高级专业技术职务(职称)。 /p p 　　正在博士后流动站或者工作站内从事研究、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的科学技术人员均不得申请。 /p p 　　 strong (二)限项规定。 /strong /p p 　　1.具有高级专业技术职务(职称)的人员，申请(包括申请人和主要参与者)和正在承担(包括负责人和主要参与者)以下类型项目总数合计限为3项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目(不包括集成项目和战略研究项目)、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际(地区)合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际(地区)合作研究项目(仅限作为申请人申请和作为负责人承担，作为参与者不限)、国家重大科研仪器研制项目(含承担科学仪器基础研究专款项目和国家重大科研仪器设备研制专项项目)、优秀国家重点实验室研究项目，以及资助期限超过1年的应急管理项目。 /p p 　　优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不限项 正式接收申请到国家自然科学基金委员会作出资助与否决定之前，以及获资助后，计入限项。 /p p 　　2.申请人(不含参与者)同年只能申请1项重大研究计划项目。上一年度获得重大研究计划项目资助的项目负责人(不包括集成项目和战略研究项目)，本年度不得作为申请人申请重大研究计划项目。 /p p 　 strong 　(三)申请注意事项。 /strong /p p 　　1.申请书报送日期为2017年8月28日-9月1日16时。 /p p 　　2.本重大研究计划项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下： /p p 　　(1)申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2017年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。 /p p 　　(2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。 /p p 　　(3)申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/(没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户)，按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。 /p p 　　(4)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“生物大分子动态修饰与化学干预”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。 /p p 　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。 /p p 　　(5)申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书，应突出有限目标和重点突破，明确对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。 /p p 　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。 /p p 　　(6)申请人应当认真阅读《2017年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》(财科教〔2016〕19号)以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求，认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。 /p p 　　(7)申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料，下载打印最终PDF版本申请书，并保证纸质申请书与电子版内容一致。 /p p 　　(8)申请人应及时向依托单位提交签字后的纸质申请书原件以及其他特别说明要求提交的纸质材料原件等附件。 /p p 　　3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核 对申请人申报预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核，并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下： /p p 　　(1)应在规定的项目申请截止日期(2017年9月1日16时)前提交本单位电子版申请书及附件材料，并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件(一式一份)及要求报送的纸质附件材料。 /p p 　　(2)提交电子版申请书时，应通过信息系统逐项确认。 /p p 　　(3)报送纸质申请材料时，还应包括本单位公函和申请项目清单，材料不完整不予接收。 /p p 　　(4)可将纸质申请材料直接送达或邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的，请在项目申请截止时间前(以发信邮戳日期为准)以快递方式邮寄，以免延误申请，并在信封左下角注明“重大研究计划项目申请材料”。 /p p 　　4.申请书由国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组负责接收，材料接收工作组联系方式如下： /p p 　　通讯地址：北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组(行政楼101房间) /p p 　　邮　　编：100085 /p p 　　联系电话：010-62328591 /p p 　　5.本重大研究计划咨询方式： /p p 　　国家自然科学基金委员会化学科学部二处 /p p 　　联系电话：010-62327169 /p p 　　 strong (四)其他注意事项。 /strong /p p 　　1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。 /p p 　　2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。 /p

p 　　结构确认、生物分析、表征和质量控制方法等的研究是药物研发过程中的重要环节，这些研究必须尽可能准确、灵敏且具有选择性。在过去30年里，液相色谱和串联质谱(LC-MS-MS)技术一直是许多小分子药物分析的首选方法。在此期间，分析技术的高速发展为灵敏、可靠方法的开发提供了支持。但是当前制药/生物制药行业仍然渴求更强大的工具和更多样的方法，尤其是在市场上出现越来越多的大分子治疗药物的情况下。本文讨论了目前小分子及大分子药物生物分析过程中的问题，以及分析方法开发中的新趋势等。 /p p 　　液相色谱-质谱联用技术从上世纪90年代起即广泛应用于药物发现和研发实验室，因为这种技术有能力在含有成百上千种其他物质的样品中快速识别和量化低浓度化合物。LC-MS-MS技术在小分子药物的结构分析、ADME及生物分析研究中尤为重要。在化合物浓度不断降低的情况下，这项应用的难度在于对方法精确性和重现性的高标准要求。近年来，生物药物的发展非常迅速，这些大分子药物的分析也面临着一系列挑战，同时也推动了技术和方法的新进展。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 小分子药物生物分析 /span /strong /p p 　　几十年来，药物开发人员一直在样本收集过程中使用生物分析手段来测定给定样本中药物的准确浓度。这些研究的准确性取决于分析方法以及实验室分析仪器的可靠性，所使用的方法及仪器应能够选择性、特异性地量化目标化合物。由于生物分析样本(如血浆、血液和其他复杂的基质)中经常含有高含量结构相关或非相关化合物，这一分析一直特别具有挑战性。这些因可能会导致亲缘试剂或其他不相关化合物共洗脱的交叉反应会影响实验的准确性和重现性。 /p p 　　多年来，为了应对这些挑战，人们开发了很多基于LC-MS-MS的方法，改善了药物定量实验的灵敏度、通量、准确性和重现性。一种常用的方法是在三重四级杆质谱系统中使用多重反应监测(MRM)技术来降低噪声，同时提高量化的选择性与准确性。最近这种方法已经扩展至MRM sup 3 /sup 技术，通过增加碎片化步骤而改善选择性。如今，三重四级杆质谱系统已被用于开发浓度低至pg/ mL的小分子药物的检测方法，且具有良好的重现性、线性范围和信噪比。 /p p 　　由于基质干扰，某些化合物在生物样品中特别难以分离，这可能会导致出现未分辨的峰或基线噪音过高，从而影响数据重现性、准确性和动态范围。通常，这这类问题可以是通过额外的样本处理过程或使用速度较慢的色谱来解决。然而，由于样品通量所带来的压力，这样的解决方式会为大多数药物开发实验室增加额外的时间、金钱和劳动力成本。过去的几年内，出现了有效的替代技术，即将离子迁移谱与LC-MS技术相结合，从而提高选择性。它可以以离子迁移装置的形式连接到TOF或者三重四级杆质谱的前端，或者也可以直接内置在TOF质谱系统内，但这种方法大都无法满足生物分析实验中速度、选择性和耐用性之间的平衡。最近，在分析的LC和MS阶段之间，已经开发出了多种不同的离子迁移分离装置。这些使离子根据迁移轨迹的不同而分开，而不是根据时间而分离，这样就去除了背景化合物的影响，从而提供了一个耗费更短MRM周期时间的系统，以便快速准确地检测复杂基质中的低浓度化合物。 /p p 　　目前，越来越多生物分析实验室采用基于微流LC的方法来分析低浓度水平的化合物。这项技术使用更小的色谱柱(直径小于1mm)和电极，以获得更快速、更灵敏以及更高分辨率的结果，同时将柱后分散降到最低。较低的流速也提高了电离效率、减少了离子抑制，同时大大降低了样品及溶剂的使用量，为制药开发过程带来了经济和环保方面的优势。微流LC所需要的样品体积较低，这也恰好符合制药行业在采用显微取样技术进行毒物学和生物分析研究等方面的需求。此外，微流LC还可以结合不同离子迁移质谱，从而灵敏地对生物样品中的化合物进行选择性分析。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 大分子药物生物分析 /span /strong /p p 　　生物分析方法的准确性、耐用性和重现性仍然是药物研发人员以及监管部门所关注的关键问题。然而，传统的用于小分子药物生物分析的LC-MS方法通常并不适用于研究大分子药物，如抗体、生长因子、寡核苷酸和重组肽等。这些分子具有更大的尺寸以及复杂性，这就意味着在分析它们之前通常需要大量的样品制备过程，且它们的吸附特性以及背景蛋白的干扰会进一步影响定量的准确性。 /p p 　　LC-MS-MS方法经过优化后可直接分析10kDa以下的小肽 而在定量分析之前，通常需要应用免疫反应介导的样本提取和/或样品富集步骤来增强选择性。而对于更大的蛋白质，通常需要更复杂的工作流程，包括在使用LC-MS方法对代表性肽进行分析之前的蛋白质水解。这种间接分析的方法被实验人员广泛采用，但却非常复杂，并会受到诸如可变肽释放等的影响。此外，监管部门也还尚未对这些方法的验证方法发布指导原则。 /p p 　　如ELISA等的配体结合分析(LBAs)方法是一种成熟的蛋白质定量技术，且对于生物分析来说，它们的优势还在于其有能力同时检测人体循环中的游离药物以及药物的活性结构。然而，LBAs方法也有许多局限性，影响了它们在高通量药物开发中的应用。在最近的一项研究中，研究人员已经开始将LBAs方法与LC-MS方法结合起来。这些方法上的进展得益于三重四级杆及QTRAP质谱系统等技术的改进，包括灵敏度的提高，即可在低至毫克至微克的水平上检测大分子。这些新技术改善了电离与采样效率，增加了动态范围和可切换质量范围，而且允许不同质量的离子通过探测器。因此才开发除了很多经过验证的方法用以测定各类具有分析难度的药物，如细胞因子抑制剂、阿达木单抗、升糖激素、胰高血糖素、胰岛素类似物、胰岛素以及如用于自身免疫性疾病的英夫利昔以及用于乳腺癌的曲妥珠单抗等的抗体治疗药物。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 大分子表征 /span /strong /p p 　　多数大分子药物在生产过程中容易发生序列改变和生物转化不一致的现象。这些改变对于药物的有效性、生物利用度和安全性都会造成影响。因此，药物分析实验室会定期进行蛋白质的表征研究，以监测序列降解和转录后修饰，如氨基酸的改变和糖基化。这些研究通常采用LBAs或毛细管电泳(CE)技术。CE技术是一种强大的、耐用的方法，但在完整的表征过程中却非常耗费人力和时间，特别是在处理复杂药物如抗体药物偶联物(ADC)时，其表征可能需要不同分析方法的反复运行以及复杂的数据处理过程。 /p p 　　近年来，技术的进展引发了几种蛋白质表征方法的改进。另外，CE技术与电喷雾离子化技术(CESI)的整合也促使了CESI-MS技术的发展，大大加速与简化了蛋白质分析。将CE技术的高分离效率与纳流LC结合，能最大限度地提高电离效率，并减少离子抑制。CESI-MS系统采用开管毛细管，最大限度地减少了死体积，从而提高了灵敏度和峰值效率。同时由于没有固定相，也避免了肽的丢失或过度保留。在最近的一个案例中，在使用单一蛋白酶消化后应用CESI–MS方法的单次运行之后，抗乳腺癌药物曲妥珠单抗被完全表征。该方法包含了100%的序列，而且鉴别了几个关键的氨基酸修饰 在同一分离中还完成了完整的糖肽分析。 /p p 　　生物转化如脱酰胺、氧化以及结构的改变是LBAs等的传统方法所面临的挑战。曲妥珠单抗结构中的一个关键位置在体内会发生脱酰胺作用，而在经过验证的ELISA方法中并无法识别这种脱酰胺现象。人们最近开了一种LC-MS-MS方法来定量监测这种生物转化作用，采用胰蛋白酶消化的方法，使用选择反应监测(SRM)对特征肽进行定量。实验结果表明，该方法能同时有效地定量分析脱酰胺信号敏感肽及其脱酰胺产物。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 结论 /span /strong /p p 　　成功的药物开发及药物安全性研究依赖于大分子药物在研发或表征过程中某些步骤，及一系列相关分析测试过程。这些分析方法的准确性和重现性对工业界以及患者来说是非常重要的。多年来，由于激烈的竞争形势以及制药行业严格的监管特性，我们看到了分析技术的持续发展。尤其是近年来仪器本身及方法开发上的一系列进展，帮助人们开发了很多全新的治疗药物及更加复杂的化合物。在未来，这些研究还将需要更多快速的、选择性强的和精准的分析方法。 /p p 　 strong 　注：本文为仪器信息网翻译，原标题为“Trends and Challenges for Bioanalysis and Characterization of Small and Large Molecule Drugs”，作者为SCIEX全球制药/生物制药高级市场经理Suma Ramagiri博士。 /strong /p p br/ /p