新技术旨在加速生物制药的开发

生物治疗剂（或生物制剂）是使用生物体生产的药物。例子包括细胞疗法，蛋白质和基于抗体的疗法。大规模开发和制造生物治疗剂需要对活性物质的特征进行彻底分析，以确保其既达到功效和安全要求。分析技术（例如质谱法（MS））是此过程中采用的关键工具。

Thermo Fisher Scientific最近宣布推出了一种新的直接质量技术模式，该功能使其超高分辨率质谱仪与电荷检测相关。这种单独的离子技术的添加将使研究人员能够分析以前太复杂而无法解决的生物治疗剂，蛋白质复合物和病毒颗粒。

为了了解有关直接质量技术的更多信息，它如何与传统方法及其对下一代药物形态的发展相比，我们与Thermo Fisher Scientific Life Science Mass Scientifory Omics Marketing，OMICS Marketinging，OMICS Marketing Femplespormetry，Thermo Fisher Scientific的Andreas Huhmer进行了交谈。

灰板（AB）：在分析复杂蛋白质混合物时，直接质量技术如何达到速度，灵敏度和分辨率？

Andreas Huhmer（ah）：这与您分析的混合物的复杂性有关。本质上，您正在做的是捕获Orbitrap前端的质谱仪进入的离子，然后，而不是查看我们所谓的节拍，这是这些离子旋转的频率，或者是围绕旋转的频率Orbitrap，我们看振幅。因此，从这个意义上讲，我们没有做任何不同的事情，我们只是查看信号的不同部分。这使我们能够理解单个分子物种的电荷，这就是我们对直接质量技术模式的本质上读取的内容。现在，您可以想象，如果您的空间有限，并且Orbitrap的空间有限，那么像其他所有三维容器一样，将不同的分子物种放在其中，则越限制灵敏度。对于单个离子，您需要记录的时间比同一分子物种的10个离子更长。我们通过在同一时间进行测量和测量多个离子来加快速度。因此，这一切都取决于样本的复杂性。在这一点上，直接质量技术尚未用于非常复杂的混合物，例如，您不会注入整个蛋白质组。 At this point in time, you focus on simpler mixtures, typically complexes, purified antibodies, something along those lines. They are still mixtures, as we now see from the signal, but they're not the typical proteome mixture.

AB：您能否讨论直接质量技术如何从极少量的样本中收集这么多数据？

啊：借助直接的质量技术，我们将离子少于典型的M/Z测量值，也称为集合测量值。当您查看单个分子物种的信号振幅时，您每次绕中央电极绕它们记录它们，单个分子物种的单个信号的幅度是什么，您可以对所有拥有的分子物种并行执行此操作。被捕获。本质上，您可以添加信号，然后代表单个分子物种的电荷。因此，这实际上是您正在完成的单个离子分子测量。但是，您可以与陷阱中的许多离子物种并行这样做。从本质上讲，这是在其中一种仪器上启用的，即超高分辨率质谱仪，它允许人们直接测量M/z和电荷。使用Orbitrap与其他可以执行电荷检测质谱的仪器进行此操作之间的区别在于，我们基本上同时同时进行了两个测量。

AB：结果与传统测量技术相比如何？

啊：在传统的测量中，您测量质量除以电荷。测量值的物理原理是这些离子绕中央电极绕的频率。您可以反应该频率信号，然后将质量除以电荷。这通常为您提供样品中带电物种的这些分布曲线，并且从峰的差异中，您可以计算分子的电荷是什么，并且提供了质量。在这种特殊情况下，在我们使用直接质量技术的情况下，我们直接测量了质量。这使您能够克服在传统测量中可能遇到的分辨率限制，尤其是在非常大的分子的高质量下。地球上最高分辨率的质谱仪无法解决，例如病毒或腺病毒帽的分子电荷物种。在这种情况下，我们可以直接确定电荷，因此可以解决所有分子物种。这是一个很大的突破，因为到目前为止，我们还不知道病毒或分子复合物的那些分数是多么复杂和异质。

AB：直接质量技术的工作流程与传统的质谱技术相比如何？

啊：诸如shot弹枪测序之类的事物的传统质谱仪设置是反相液相色谱分离柱，然后洗脱样品。在这种情况下，我们仍然可以进行LC-MS，但是我们主要在天然质谱条件下使用不同类型的色谱分离模式，例如离子交换和尺寸排除。实验室的复杂性通常决定它们是在线使用样本还是直接输注样品。如果他们在线使用，则可以进行典型的LCMS设置。样本越复杂，您需要测量的时间越长，这意味着您可能想注入样品。那么，您是否有足够的时间收集足够的信号？正如我说的那样，您需要覆盖该部分或该样品中的所有分子物种，并且需要更长的时间，因为您需要单独记录所有振幅，因此在不太复杂的样本中减少了这一点。因此，回到您的问题，速度是多少？它取决于样本的异质性。

AB：在平行分别分析离子时，数据处理与传统测量技术相比如何？

啊：在传统的测量技术中，您可以创建所有分子物种的复合信号。在直接质量技术中，您可以并联为每个分子物种创建一个信号，并创建我们称之为stori图（共谐振离子的选择性时间概述），显示检测时间与信号幅度，因此Stori图与该图与该图的斜率成正比检测到的分子物种的电荷。这使您可以查看所记录的单个分子物种。而在传统的质谱信号中，您会查看M/Z及其强度。

AB：直接质量技术的关键应用包括糖型分析，膜蛋白和复合物以及生物治疗表征。您可以在这些领域讨论其效用吗？

啊：这些类别中的每个类别都有自己的挑战，您将出于各种原因应用直接的大众技术。如果您正在研究抗体，并且想了解抗体制备的异质性或纯度，这可能与抗体的糖基化状态有关。如果您考虑使用腺相关病毒（AAV），则可能需要了解AAV组件及其货物的异质性。如果您想在衣壳内看一下，以了解哪种病毒包含负载，哪些不承担。在这种特殊情况下，您将应用该技术说，我的准备工作中的这一小部分包含一个负载，并且该技术不承担负载。这些都是直接质量技术会产生重大影响的所有方式。直到今天，很难确定特定的衣壳是否具有正确的负载或任何负载。当前，人们使用超中心和沉降来分开并了解他们是否希望它加载特定内容的衣壳，并且是否包含此内容，是否确实具有此内容，是否正确的内容或已对其进行了修改？使用直接的质量技术，因为您直接测量质量，所有这些都可以直接测量，因为质量指示容器加载器。

AB：您可以分享任何客户故事吗？

啊：在过去的一年左右的时间里，我们开发了该技术时，我们拥有大约10个Beta客户。因为这是第一次使用商业产品用于此类测量，很少有人使用Orbitrap仪器看到单个离子测量。即使对于经验丰富的科学家，他们也必须两次看一下这一点，以欣赏他们所看的东西。

当我第一次查看与制药公司一起合作的一些样品时，他们给了我们一些准备工作。我们就像“哇”，我们不知道样本有多异质。我们从用户会议上的治疗性FC融合蛋白Etanercept（Enbrel®）的商业制备中展示了一个例子。那是一种安全的药物，而且特征很强。但是，当您实际使用直接质量技术时，您可以辨别100多种不同的分子物种。这是可以解释的，因为已知Enbrel至少具有三个N连接的聚糖和至少13个O连接的聚糖。但是，当您看到复合信号与单个分子物种的信号时，这是一个截然不同的世界，因为现在您实际上可以定量和辨别那些单独的分子物种，这只是令人难以置信的。

AB：您是否对直接质量技术的数据和见解水平感到惊讶，还是您期望看到的？

啊：实际上，我第一次感到非常惊讶，因为我没想到信号的异质性。但是我立即意识到了这项技术的潜力，因为随着我们发展第四代药物形态，这将是基因疗法，病毒车和整个细胞。为Covid开发的疫苗是下一代药物之一的一个很好的例子。这些是更大，更复杂的分子，通常，很难进行分析。因此，这项技术是真正了解我们制作下一代药物时所看的东西所必需的。同样，当您考虑到我们正在从分子角度理解生物学的许多进步时，在复合物的背景下。蛋白质如何组装以在功能亚基中构建？随着冷冻电子显微镜的发展，我们知道它们的外观，但我们真的不知道它们是如何组装以及生物学的发生。例如，通过这项技术，我们现在可以研究小配体如何与离子通道结合。离子通道通常位于膜中，当它们在膜上时，它们很难通过传统手段进行分析，因为它们很大，非常复杂且异质。 Now, with Direct Mass Technology, you can actually observe how, for example, a particular drug binds to an ion channel and does its action. This is absolutely game-changing.

安德烈亚斯·惠默（Andreas Huhmer）与技术网络编辑总监Ash Board博士进行了交谈。捷克葡萄牙直播