焦袂康酸对照品

大家好，本周为大家分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，Epitope Mapping with Diethylpyrocarbonate Covalent Labeling-Mass Spectrometry，该文章的通讯作者是美国马萨诸塞大学的Richard W. Vachet1。基于单克隆抗体 (mAb) 的疗法之所以成功，是因为抗体与其抗原之间的高特异性和亲和力。表位识别涉及确定 mAb 识别的抗原残基，对于了解结合机制和帮助设计未来的治疗方法至关重要。识别抗原中的结合残基和特异性结合所必需的抗原高阶结构 (HOS) 的特征对于理解结合机制至关重要。在研究完整的抗体-抗原复合物时，质谱 (MS) 已成为一种很有前途的表位定位工具；MS仅需要低样本量，不受分子量的限制，并且比核磁共振或X晶体衍射提供更高的分辨率。目前已经开发了各种用于抗原-抗体相互作用的 MS 工具，其中，共价标记质谱（CL/MS） 已成为一种有前途的补充技术，可以提供残留水平的分辨率并且具有相对较高的通量，通常不会像 HDX-MS 那样遭受标记损失，并且根据试剂的不同，样品制备很简单，不需要专门的设备。焦碳酸二乙酯（DEPC）是一种很有前途的CL试剂，它可以标记许多亲核残基，包括赖氨酸、组氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸和 N 端，可以标记平均蛋白质中约 30% 的残基。组氨酸和赖氨酸残基的标记程度与其溶剂可及表面积（SASA）相关，而丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的标记对其微环境敏感，特别是附近疏水残基的存在。此外，DEPC 标记在很大程度上不受毫秒时间尺度上发生的蛋白质动力学的影响。本文为了评估 DEPC-CL/MS 用于研究抗体-抗原相互作用，选择肿瘤坏死因子-α(TNFα)作为模型系统，研究了三种具有不同的表位并在不同程度上稳定TNFα的mAb——阿达木单抗、英夫利昔单抗和戈利木单抗结合TNFα的相互作用。至于具体试剂制备、DEPC-蛋白质反应、蛋白质消化条件、LC-MS 和 MS/MS 参数以及数据分析等详细信息请点击“阅读原文”进一步了解。1、抗体-抗原复合物的 DEPC-CL/MS考虑因素TNFα 是一种含有157个残基的蛋白质，具有35个DEPC可修饰残基。单独标记TNFα 表明其中34个残基可以被修饰，从而提供足够的结构覆盖信息。DEPC-CL/MS 实验通常比较游离蛋白与复合蛋白的标记，以确定结合位点。然而，对于抗体-抗原系统，直接比较游离TNFα与TNFα/mAb复合物较困难，因为抗体增加了过多的可标记残基数量，所以需要含有非结合mAb利妥昔单抗的溶液中的 TNFα 进行对照，从而提供了一种校正由抗体存在而引起的任何标记变化的方法。该对照试验表明，在利妥昔单抗存在时，TNFα中标记的残基较少（34），这表明当存在额外的蛋白质时，某些残基的标记水平降至检测限以下。用利妥昔单抗（即对照）结合TNFα与用另外三种mAb结合TNFα的比较揭示了标记残基的可能发生的三种不同变化（图1）。第一种，有些残留物的标记程度没有显着变化，表明它们的微环境或 DEPC 可及性没有变化。第二种，由于溶剂可及性的增加，引起特别是组氨酸和赖氨酸残基标记的增加；或微环境的变化，引起特别是丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基标记的增加（由于DEPC局部浓度增加，可接近的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基周围的疏⽔性更强的微环境导致这些弱亲核残基反应性更⼴泛）。第三种，由于溶剂暴露的损失或疏⽔性更低的微环境，引起残基标记减少。图1. TNFα与mAb复合后标记程度可能的变化情况。TNFα三聚体以灰色表示；抗体以黄色表示；标记用绿色星号表示，星号的大小与标记程度成正比。分别显示了(A)标记程度没有变化、(B)标记程度增加和(C)标记程度减小的结果。2、与阿达⽊单抗复合的TNFα的DEPC-CL/MS阿达⽊单抗在所研究的mAb中具有最⼤的表位，该表位由TNFα同源三聚体的两个亚基组成（图2A、B）。该表位包含11个可修饰残基，其中8个在对照或存在阿达⽊单抗的情况下被标记。其余三个，His78、His73和Lys65，在利妥昔单抗或阿达⽊单抗条件下均未标记，因为它们埋在TNFα三聚体中。图2. 与阿达木单抗复合的TNFα的结构和DEPC标记结果。(A) 阿达木单抗与TNFα三聚体的复合物，阿达木单抗在三聚体凹槽中与TNFα三聚体的两个单体结合。(B)与TNFα 三聚体复合的阿达木单抗Fab的表面结构表示(PDB ID: 3WD5）。(C)使用和不使用阿达木单抗的TNFα中表位残基的DEPC标记程度。(D)使用和不使用阿达木单抗的TNFα中非表位残基的DEPC标记程度。(E)在阿达木单抗结合后标记减少（蓝色）的表位残基映射到TNFα 三聚体上。阿达木单抗以黄色显示，TNFα三聚体以灰色显示。(F)与阿达木单抗结合后标记增加（红色）的表位残基映射到TNFα三聚体上。在比较利妥昔单抗对照和阿达木单抗时，八个表位残基的标记程度发生了变化（图2C）。八个残基中有五个标记减少，包括Tyr141、Lys112、Lys90、Thr72和Ser71，因为在阿达木单抗结合后被埋藏（图2 E）；其中大多数这些残基的标记是完全被阻止的。剩余三个表位残基（Thr77、Ser81和Ser147）在阿达木单抗结合时被标记，但在对照中它们没有被标记（图2F）。Thr77标记的增加可能是由于阿达木单抗重链上靠近Trp53的疏水性微环境增加所致（图3A）。虽然 Ser81 不与阿达木单抗接触，但它被认为是表位的一部分，因为它靠近与mAb结合的Lys90和Glu135（图3B）。Ser147也被标记，可能是由于结合时更加疏水的环境（图3C）。总体而言，TNFα 表位中所有可修饰残基都会发生 DEPC 标记变化，但表位边缘的Thr和Ser残基实际上会增加标记，这些违反直觉的变化反映了 DEPC 标记对这些弱亲核残基的疏水微环境的独特敏感性。图3.阿达木单抗结合时TNFα残基的代表性结构变化。（A）Thr77的微环境由于其靠近阿达木单抗中的Trp53而增加疏水性。（B）Ser81被表位残基Lys90和Glu135掩埋，但在阿达木单抗结合时部分暴露，导致其DEPC反应性增加。（C）在未结合的TNFα中，Ser147完全暴露于溶剂中，然而在阿达木单抗的存在下，Ser147位于更疏水的微环境中。（D）Ser86的微环境在结合状态（灰色）下变得不那么疏水，因为它与Tyr87的接近度降低。（E）Thr89和Thr105由于靠近阿达木单抗而增加标记。（F）Ser9、Tyr151、Tyr119、Tyr56 和 Ser99 的标记范围都有所增加，这些残基十分靠近三聚体界面。在表位之外，标记了21个残基，其中大部分 (11/21) 的标记程度没有变化，表明它们在SASA或微环境中没有发生显着变化。残基Ser86标记程度降低（图2D），是因为其在阿达木单抗结合后重新定位，周围的疏水口袋很可能发生变化（图3D），导致标记减少。表位外的九个残基增加了标记程度。这些残基中的大多数 (7/9) 是丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸，其 DEPC 反应性对微环境变化非常敏感。其余两个残基 Thr89 和 Thr105 在利妥昔单抗对照中未标记，但在阿达木单抗结合后，它们的微环境变得更加疏水，可能是由于它们与表位非常接近，所以它们的标记程度增加（图3E )。Ser9、Tyr56、Tyr119 和 Tyr151 的标记增加可能是因为它们面向 TNFα 中的三聚体界面（图3F），在阿达木单抗结合时发生的三聚体的稳定化可能会改变这些残基的微环境，从而增加它们的标记程度。其中两个残基Tyr56、Tyr151在利妥昔单抗对照中完全未标记，并在复合物中被标记，使其行为类似于表位边缘的Ser和Thr残基。标记程度增加的另外两个非表位残基是His15和Lys128，然而，阿达木单抗与TNFα三聚体的Fab的晶体结构并未表明His15或Lys128的SASA变大；阿达木单抗/TNFα 在实验浓度下形成的大于3:1的高阶复合物的复杂变化可能可以解释标记的增加。此外，作者还对英夫利昔单抗复合物中TNFα和与戈利木单抗复合的TNFα进行了DEPC-CL/MS分析。综上所述，本实验使用结合TNFα的三种治疗性mAb，证明 DEPC-CL/MS 可以揭示有关表位的准确信息以及远离表位的细微结构变化。为了获得可靠的结果，需要涉及非结合mAb的对照实验来解释由mAb中存在大量可修饰残基引起的额外标记变化。研究结果表明，表位中的组氨酸和赖氨酸残基在标记中显着减少，而在表位内或表位边缘的弱亲核性丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基由于附近疏水微环境的产生而发生标记程度的增加。大多数远离表位的残基在标记程度上不会发生任何显着变化；确实发生变化的残留物主要分为三类：第一类包括不属于表位但与表位非常接近的残基，因此由于部分掩埋而导致标记程度发生变化；第二类，TNFα三聚体界面上的残基会发生标记变化，这些变化反映了抗体结合后三聚体稳定化引起的结构变化；第三类主要包括弱亲核性残基由于抗体结合时发生的 HOS 变化而在微环境中发生标记增加或减少，并反映在这些残基周围产生或多或少的疏水环境，这是 结构变化或形成具有大mAb/TNFα化学计量的复合物的结果。总而言之，DEPC 标记可以提供有关抗体-抗原表位的信息，并且具有很好的表位定位潜力，也可用于快速筛选潜在的治疗性抗体或生物等效性研究。参考文献：1、Tremblay CY, Kirsch ZJ, Vachet RW. Epitope Mapping with Diethylpyrocarbonate Covalent Labeling-Mass Spectrometry. Anal Chem. 2022 Jan 18 94(2):1052-1059.阅读原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c04038

药物的质量研究与质量标准的制订是药物研发的主要内容之一，药品标准物质也是质量标准和质量研究中不可分割的一部分，是药品质量标准的物质基础。药品标准物质在新药研究中与产品定性、杂质控制及量值溯源密切相关，标准物质的运用贯穿于质量研究与质量标准的制订工作中。一、概述标准品、对照品系指用于药品鉴别、检查、含量测定的标准物质，即药品标准中使用的具有确定的特性或量值，用于对供试药品赋值、定性、评价测定方法或校准仪器设备的物质，其中标准品系指用于生物检定、抗生素或生化药品中含量或效价测定的标准物质。《药品注册管理办法》规定“中国药品生物制品检定所负责标定和管理国家标准物质”，“申请人在申请新药生产时，应当向中国药品生物制品检定所提供制备该药品标准物质的原材料，并报送有关标准物质的研究资料”。但在新药研究中，普遍存在对照品（标准品）的应用超前于中检所制备和标定的情况，鉴于新药研究的连续性以及标准物质在新药研究中涉及量值溯源、产品定性、杂质控制及其在药品质量控制中的重要性，标准物质的制备和标定与药品的质量研究、稳定性研究乃至药理毒理学研究中剂量的确定等临床前基础研究间存在密切关系，因此，药品对照品（标准品）的研究（制备与标定）也是药品审评的一项重要内容。二、对照品来源1、所用对照品（标准品）中检所已经发放提供，且使用方法相同时，应使用中检所提供的现行批号对照品（标准品），并提供其标签和使用说明书，说明其批号，不应使用其他来源者；如使用方法与说明书使用方法不同（如定性对照品用作定量用、效价测定用标准品用作理化测定法定量、UV法或容量法对照品用作色谱法定量等），应采用适当方法重新标定，并提供标定方法和数据；若色谱法含量测定用对照品用作UV法或容量法，定量用对照品用作定性等，则可直接应用，不必重新标定。2、申报临床研究时，如中检所尚无供应，为不影响注册进度，可先期与中检所接洽制备和标定，申报时提供标定报告、标签（应标明效价或含量、批号、使用效期）和使用说明书；也可与省所合作标定，申报时提供标准品或对照品研究资料，“说明其来源、理化常数、纯度、含量及其测定方法和数据”；标定有困难时，可使用国外药品管理当局或药典委员会发放的对照品（标准品）或国外制药企业的工作对照品（标准品），进行标准制订和其他基础性研究，但应提供其标签（应标明其含量）和使用说明书，能保证其量值溯源性；也可使用国外试剂公司（如sigma公司等）提供的对照品（标准品），但应提供试剂公司该批对照品（标准品）的检测报告（用作含量测定时，应有确定的含量数据），如为高纯度试剂，提供了国外试剂公司检测报告（用作含量测定时，应有确定的含量数据）时，也可使用，并应能保证其量值溯源性，但申请人应及时与中检所接洽对照品（标准品）的标定事宜，临床研究期间完成此工作。3、直接申报生产品种，如中检所尚无供应，可参照2中要求进行，并提供相应研究资料，但申请人在标准试行期间应与中检所接洽并完成的标定事宜。三、对照品（标准品）标定的技术要求1、创新药物应说明对照品（标准品）原料的制备路线、精制方法、质检报告，提供理化常数和纯度的测定数据及分析结果（包括相关图谱），提供标定方法的研究和验证资料（如与原料药质量研究项下相同，可不再提供）、含量测定数据及经统计分析得到的对照品（标准品）含量结果，并说明进行临床前药学研究、药理毒理学研究所用样品的含量是否用该批对照品（标准品）确定或可用该批对照品（标准品）进行量值溯源。纯度测定方法应选用色谱法，并采用两种以上不同分离机理或不同色谱条件并经验证的色谱方法相互验证比较，同时采用二极管阵列检测器或其它适宜方法检测HPLC法的色谱峰纯度，而后根据测定结果经统计分析确定对照品（标准品）原料的纯度。对于组份单一、纯度较高的药物，对照品（标准品）标定方法宜首选可进行等当量换算、精密度高、操作简便快速的容量法。可根据药物分子中所具有的官能团及其化学性质，选用不同的容量分析方法，但应符合如下条件：（1）反应按一个方向进行完全；（2）反应迅速，必要时可通过加热或加入催化剂等方法提高反应速度；（3）共存物不得干扰主药反应，或能用适当方法消除；（4）确定等当点的方法要简单、灵敏；（5）标化滴定液所用基准物质易得，并符合纯度高、组成恒定且与化学式符合、性质稳定（标定时不发生副反应）等要求。标定方法的选择要关注如下事项：（1）供试品的取用量应满足滴定精度的要求（消耗滴定液约20ml）；（2）滴定终点的判断要明确，提供滴定曲线。如选用指示剂法，应考虑其变色敏锐，并用电位法校准其终点颜色；（3）为排除因加入其它试剂而混入杂质对测定结果的影响，或便于剩余滴定法的计算，可采用“将滴定的结果用空白试验校正”的办法；（4）要给出滴定度（采用四位有效数字）的推导过程。标定结果要根据3个以上实验室各不少于15组测定结果经统计分析，去除离群值和可疑值后的结果，并报告可信限。如该药物没有可进行等当量换算并符合要求的容量法时，可采用反复纯化的原料，色谱法确定纯度后扣除有关物质、炽灼残渣、水分和挥发溶剂等后的理论含量确定为标准品含量，以此为基准进行对照品（标准品）的换代和量值传递。用于抗生素微生物检定法的第一代基准标准品可参照上述方法标定，如为多组份抗生素，其组份比例应与拟上市产品组份比例一致或接近，或以其中某一组份纯品为基准标准品，但要注意标准品换代时量值传递的恒定。仅用于鉴别定性的化学对照品，注重其结构确证的研究资料，纯度和含量的要求一般可适当降低。杂质对照品，用作限度要求时，应提供其来源（合成路线）、结构确证的研究资料，应具备较高的纯度和含量，并提供纯度和含量的的测定结果，提供质量控制标准。2、其他类别药物用于抗生素微生物检定法的标准品须用上市国的国家标准品或原发厂的工作标准品为基准标准品进行标定。标定时采用的原料药应符合相应要求，并提供原料的制备路线、精制方法、质检报告，提供理化常数和纯度的测定数据及分析结果（包括相关图谱）。标定须用现行版中国药典附录收载的“抗生素微生物检定法”－三剂量法，并提供详细的方法学研究，包括检定菌和培养基的选择、剂量和剂距选择、缓冲液选择（如与质量研究项下相同，可不再提供）。每次标定结果均应照“生物检定统计法－量反应平行线测定法（3.3）”法进行可靠性测验及效价计算。对照品是质量标准的重要组成部分，从日常工作中发现，研发单位在对照品的制备、研究、标定、使用及保存过程中，仍存在部分问题。作为对照品，其研究工作的质量以及质量标准的高低直接影响新药研究的质量，对其提出技术要求是为了保证药品的质量控制与新药研究的结果准确有效，需重视起来。

全国规模最大的现代中药及天然产物活性物质对照品与标准品资源库，将落户中山健康科技产业基地。 　　全国标准样品技术委员会天然产物标样专业工作组常务副组长张天佑在接受记者采访时说，我国个别中药药品近年来相继出现的问题，正是标准缺失所致。从现代中药及天然产物活性物质中提取有效成分制作对照品与标准品，使之成为溯源性的根据、分析检测仪器的校准标准物质和质量控制的标准，可为中药新药研发、生产提供标准，“这是中药走向国际市场，突破国际技术壁垒的途径。” 　　国家药监局原副局长任德权称，选择在中山建立这个资源库，不仅因为中山国家健康科技产业基地已经具备承载这个项目的成熟条件，而且由于中山毗邻港澳，可联合粤、港、澳的资源共同打造一个国家级的标准平台，为中国争取在国际标准化中的话语权。 　　“这样，中药出口就拿到了‘国际通行证’。”中山国家健康科技产业基地公司总经理梁兆华形象地比喻。 　　该项目由中山健康科技产业基地、全国标准样品技术委员会、中山大学药学院和广东新龙和药业有限公司合作，项目运营后，3至5年内可以建成拥有几千种对照品与标准品的资源库。该项目有望在今年“328”招商经贸洽谈会上签约。