杏彩体育下载苹果 毛细管电泳技术在蛋白药物分析中的应用

来源:杏彩体育官网入口 作者:杏彩体育网页版 2024-03-18 1

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  在各国药典中,毛细管电泳技术用于蛋白药物的检测方法也不断丰富与发展。药典中最早出现其对蛋白药物检测方法是(EPO)的糖异构体测定。糖蛋白的异构体差异小,普通的分析方法很难将EPO中的多种异构体分离定量。欧洲药典和美国药典将毛细管电泳方法确定为EPO异构体分析的标准,解决EPO产品中各种糖基化异构体的分离和定量问题。此外,生长激素的相关杂质检测标准也采用了毛细管电泳的方法。

  对于单克隆抗体药物的分析,在2006年,由惠氏、安进、基因技术、礼来、辉瑞、强生及加拿大卫生署等十几个实验室对“CE-SDS方法对单抗药物纯度分析”进行了联合验证。他们对方法的稳定性、可靠性、准确性等多方面进行了研究和考察。研究结果表明CE-SDS方法比传统的SDS-PAGE更适合单抗药物的表征与质量控制,其结果的稳定可靠性要远远超过SDS-PAGE,建议各生物制药公司使用CE-SDS代替原有的SDS-PAGE作为研发与质量分析的平台。随后,上述生物制药公司及机构又针对“CIEF方法进行单抗药的等电点测定及电荷异质性分析”、“CZE方法快速分析单抗药的电荷异质性”,“毛细管电泳技术进行单抗药中的糖基分析”进行了多实验室联合验证,结果展现了CE技术用于单抗药质量控制的优势及可行性。

  美国药典于2013年发布了利妥昔和曲拓珠等单克隆抗体药物的纯度检测、等电点/电荷异质性分析和糖基分析采用毛细管电泳方法。在中国,中国食品药品检定研究院于2012年联合国内外生物制药机构对“CE-SDS方法对单抗药物纯度分析”进行了验证,确认了CE-SDS方法在分辨率、定量准确性及自动化程度等方面的优势,并指出CE可以对单抗非糖基化重链进行准确定量。基于以上工作以及毛细管电泳技术在单抗药分析中的强大优势,中国药典2015版的第三部中增加了CE技术,明确了CE是单克隆抗体药物大小变异体、电荷变异体、鉴别与一致性和糖基化修饰分析中的重要方法。随着CE技术在生物制药领域的快速发展,以及新的蛋白质药物的不断上市,将会有更多的CE方法出现在各国药典中。

  SDS-PAGE方法对单抗药物进行纯度分析,在分辨率、定量准确性和自动化程度上,已经不能满足生物制药研发和质量控制的要求。CE-SDS方法基于蛋白分子量的差异分离,用于还原和非还原单抗药物的纯度分析,免去了复杂的人工操作、定量更加准确,具有更高的分辨率,在还原模式中可对非糖基化重链进行分离和准确定量。

  单抗药物在结构上会发生糖基化、脱酰胺化、异构化、氧化等翻译后修饰,造成蛋白表面电荷的改变,引起单抗的电荷异质性。每个变异体具有不同的等电点。基于等电点分离的毛细管等电聚焦技术(cIEF),可以对单抗药物的变异体进行高分辨率的分离和定量,可分离0.03个pI差异的变异体。方法使用等电点Marker制作校准曲线,对变异体的等电点进行准确的测定。是单抗药物等电点测定和电荷异质性分析的重要方法。

  针对不同pI范围的蛋白样品,可以通过选用适当的两性电解质来实现高分辨率的分析。如对于大部分单抗,其pI值位于7-10之间,可使用pH 3-10范围的两性电解质;对于pI 在5-7范围内的蛋白样品,可使用pH 5-8的窄范围两性电解质;而对于pI 小于5的酸性蛋白,则可以使用反向聚焦和迁移模式,实现更好的分析。

  毛细管区带电泳(CZE)基于分析物电荷/体积的比进行分离,是毛细管电泳技术中最简单、快速的模式。由于单抗药物的各个变异体分子体积近乎相同,因此在CZE分离模式中,电荷变异体的分离取决于表面电荷的差异,与CIEF模式的变异体分离相一致。因此,CZE成为快速电荷异质性分析的平台方法被生物制药行业所使用。此外,由于CZE方法简单快速的特点,它也被用于单抗药的鉴别分析中。

  单克隆抗体等糖蛋白药物中,糖基的种类和排列顺序会导致糖基异质性。单抗药物的糖基化修饰对其安全性和药效有着很大的影响。因此对糖基异质性的质量控制十分重要。毛细管电泳方法对糖基异质性分析的流程包括糖蛋白中糖基的释放、糖基的标记和毛细管电泳分离。磁珠辅助的糖基释放和标记,使得前处理可在1小时内完成,加快了前处理的时间。采用APTS作为荧光标记物,不仅可以通过增加电荷提高分离效率, 还通过LIF检测实现了高灵敏的糖基分析。毛细管电泳技术对糖基分析的优势在于分辨率高,速度快。不但可以区分出一个糖基的差别,相同分子量的糖基异构体也可以得到分离,整个分离过程可在5-20分钟内完成。

  重组人(rhEPO)是高度糖基化的蛋白药物。糖基化的异质性导致了多种变异体的存在。采用CZE方法可对EPO的变异体进行分离和定量,该方法已经成为欧洲药典中EPO变异体分析的标准方法。此外,CIEF方法也可以实现对EPO中各个变异体的高分辨分离,不但可以获得与CZE方法相同的变异体数目和定量信息,还可以提供每个变异体的精确的等电点数值。在对不同来源的EPO产品与参考品的比较中,可使用等电点对变异体进行鉴定。

  在蛋白药蓬勃发展的今天,毛细管电泳技术以其分辨率高、模式多等优势,在蛋白药研发和质控的过程中起到了不可或缺的作用,被越来越多的企业和监管机构所认可,用于蛋白药的纯度、等电点及电荷异质性、糖基等分析中。随着蛋白药物、细胞/基因治疗以及新型疫苗等生物制品的不断发展,毛细管电泳技术将会具有更大的应用空间,在蛋白、核酸及病毒颗粒等分析中,发挥它的优势,提高生物制品的质量控制标准。