蛋白质和其他化合物的准确表征是生物药物发育成功的主要决定因素。通过分析技术获得的分子见解指导整个药物发现和开发过程，从候选筛查和比利时罗马尼亚比分直播体外对生物过程优化和药物释放测试的代谢研究。¹敏感的分析技术对于回答有关复杂生物治疗剂和相关杂质的结构和活动的关键问题至关重要。为了满足生物制药研发的多样化和不断增长的需求，各种各样的分析工具继续发展。

生物制药分析对于研发的各个阶段至关重要

在早期发现阶段，分离和分析技术用于确定具有最高治疗潜力的有希望的药物靶标和候选者。在I期试验中，分析工具促进了相对较小的产品安全性和支持生产的评估。最终，将对生物处理方法进行扫描以满足商业需求，并根据监管要求定义。尽可能迅速和尽快进行高档上升的动力，以最大程度地降低成本并对最终产品与关键试验中使用的产品的可比性更大信心。²

随着质谱法（MS）的重大进展，与生物处理和配方过程开发一起执行详细的产品表征现在是常见的实践。³ 卡罗尔·罗宾逊夫人 ，牛津大学化学系教授期望这种表征的标准变得越来越苛刻：“我们预计，在未来的几年中，常规定义修饰和遵守蛋白质的小分子将是至关重要的这些特性可能会影响临床试验的结果。”由于在渠道后期的深度表征能力高度相关，因此在学术和行业环境中，同一技术都不罕见。为了提供更大的背景，即如何在生物制药行业中应用不同的分析技术，表1概述了示例。

研究或发展阶段	分析技术	应用
药物目标表征	本机MS	阐明膜蛋白化学计量和配体结合相互作用4
研究大蛋白质复合物的功能	高分辨率MS结合光晕亲和力捕获和化学交联	捕获有关大蛋白质复合物中相邻表面的信息5
单克隆抗体生产的方法开发	自动高通量流式细胞术	鉴定单克隆抗体产生的杂交瘤细胞6
生物治疗候选者选择	表面等离子体共振	确定抗体结合亲和力，以选择最佳抗体 - 药物结合物7
了解药物代谢和药代动力学	液相色谱和质谱法（LC-MS）	检测代谢物并表征其结构8
过程开发过程中的纯化优化	本机MS	识别可能与蛋白质样品共纯化的配体4
质量控制	核酸扩增技术	检测汽车中的支原体（嵌合抗原受体）-t细胞9

表1.在生物制药研发中应用分析技术的机会。

生物制药技术发展的驱动因素

当今的分析方法是由于需要量化和表征复杂蛋白质疗法的需求，这代表了市场份额的越来越多。¹⁰蛋白质疗法是高度异质的；其中大部分可以归因于由 翻译后修改 （PTM）包括磷酸化，糖基化和脱氨酸。尽管从质量控制（QC）的角度可以接受一些PTM，但其他​​PTM可以显着影响产品的功效和免疫原性，并且必须在制造过程中监测。自下而上的肽映射方法已采用来检查生物药物的主要结构，从而通过紫外线检测和/或MS技术对蛋白质或肽进行消化，分离和分析。¹¹

但是，比仅仅研究蛋白质本身的理解蛋白质特征更多。与蛋白质结合的其他配体是蛋白质功能的潜在调节剂。在同一实验中，罗宾逊夫人与她的同事一起开发了一种自上而下的方法，用于在同一蛋白质组装中定义小分子和非常大的蛋白质复合物。⁴该方法被称为“本地组学”，将“ OMICS”分析与本机MS统一并启用配体发现没有需要对配体化学的先验知识。“我们通过将蛋白质及其配体之间的基本联系通过将它们引入质谱仪的气相，” Dame Robinson Dame Robinson解释说。“没有使用溶液相分离。取而代之的是，我们使用MS功能激活复合物，并执行多个MS/MS的回合，以释放配体在数据库中的片段化和识别。”这 本地MS的新方法 提供蛋白质复合物的丰富且高分辨率的视图，并具有许多潜在的应用。

等温滴定量热法进行酶分析

酶是充当生物催化剂的蛋白质，它们在生物体中发生的生化过程中起着至关重要的作用。了解酶的功能以及如何激活或抑制其活性是对具有广泛应用的生物化学家的核心研究重点。等温滴定量热法（ITC）是这里采用的关键技术。下载此白皮书和技术说明，以深入了解ITC及其应用程序。

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连续制造的速度需求

降低制造成本的压力已经在管道的所有阶段都产生了对高通量技术的需求。全自动高通量流式细胞术¹²和基于机器学习的图像分析¹³是出现以支持高通量需求的技术的例子 转向表型筛查 。在生物制药生产中， Massimo Morbidelli 米兰理工大学的教授和苏黎世EthZürich的前教授，目睹了持续不断的制造过程的慢速，但越来越多。与饲料批量处理相反，连续处理涉及对产物的持续收获和细胞培养基的更新。

莫比德利（Morbidelli）和他的同事们在苏黎世瑞士联邦技术学院（Swiss Federal Institute of Sew）的25年结束时报告了一个数字化且自动化的端到端集成过程，用于从不稳定的细胞系中产生对聚集敏感的抗体。¹⁴灌注生物反应器和捕获步骤均连续运行，并在受到干扰和漂移的挑战时表现出健壮。莫比德利说：“现在是时候实现这种过渡了。”最近的出版物，包括：更大的经济利益，更高的纯化效率和更同质的产品质量。

Morbidelli，最近几本连续处理书籍的合着者^15-16，解释为什么快速分析如此重要：“从概念上讲，通过批处理处理，您需要在处理数据时将所有内容放在一边，所有时间都需要分析。通过连续处理，如果您花一个小时进行分析，该过程将持续到那个小时。”在这种情况下，实施对生物过程参数的必要更改可能为时已晚，而Morbidelli列出了他期望的技术将变得更有价值：“光谱技术提供了非常快速的响应，对连续的响应变得更加重要（处理对于连续（处理）（） - 因为它们带来了快速响应的能力。特别是，拉曼光谱法，紫外光谱和近红外的光谱将变得尤为重要。”鲁滨逊夫人也很清楚需要快速分析的必要性，并设想了在这个领域中的天然词学的一个地方：“尽管尚未进行连续加工的启示，但本地组学对于生物分子的QC至关重要功能，”她说。

地图和在线流程分析的兴起

考虑到在连续处理过程中需要快速反馈的必要性，莫比德利预测将来将更加重视自地线和在线技术，并概述了每种不同方法背后的一般概念：

• “离线意味着您取样，走进另一个隔壁的另一个实验室，然后进行分析实验（即，通过手动干预和不连续的样本准备和分析定义）。
  
  
• 在线：一台机器在材料内部流动时测量材料的组成。没有取出样品；相反，测量发生在生物反应器内部。
  
  
• ATLINE：位于离线和在线之间的某个地方，并且有很多细微差别。通常，不应有人工干预的要求。可能会有一个自动采样设备 - 因此仍然有一个样品，这意味着它不是很在线。这可能是一个专用的HPLC，仅适用于这条线，它不断以样品为食。”

分析工作负责人：基于MS的分析和高级色谱技术

在过去的二十年中，基于MS的方法已成为核心行业工具，用于识别和定位基于质量差异和肽片段分析的修改。MS通常与LC或其他色谱技术结合，已成为生物治疗表征的黄金标准工具。¹⁷LC-MS可以与其他技术结合使用，以揭示一系列定性和定量信息。¹⁸例如，与制备离子交换色谱法相结合，LC-MS可以揭示PTM诱导的电荷分布变化，这是安全性和调节目的的重要特征。¹⁹

凭借谦虚的开始作为研究工具，LC-MS越来越多地在生物制药的发展管道中采用，并继续发展。多属性方法（MAM）是一种基于LC-MS的肽映射方法，用于确认氨基酸序列并监测与电荷，蛋白质片段和氨基酸水平上的蛋白质片段和糖基化谱有关的位点特异性修饰。预计MAM将成为CGMP环境中批处理释放和稳定性测试的主要工具，并有可能替代许多质量控制测试。²⁰ 本地MS的最新进展 还提供了获得更深层次的启用分子更好见解的机会，同时更换其他几个步骤。“在天然组学之前，通常您必须取代蛋白质，用有机溶剂提取小分子，并进行实验以获得小分子的结构，”鲁滨逊Dame Robinson说。

更大的连通性是分析进步中的共同主题

生物制药研发的研究人员希望从高通量技术产生的大量数据中获得更多，同时仍然符合数据完整性法规。²¹因此，为了获得最佳效率，必须通过能够促进简易数据收集，检索，共享，分析和可视化的软件来支持现代分析技术。现代实验室越来越多地实施由数字解决方案支持的分析技术，以帮助得出更深入的高分辨率生物学见解。

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