质谱法（MS）是一个分析技术这可以测量分子离子或其片段的质量与电荷比。样品被注入质谱仪，根据分子质量和信号强度，离子化，碎片和检测。片段化可用于检查大分子的结构，确定前体分子并确定修饰，例如在蛋白质的情况下。使用MS的科学家可以识别到各个原子的同位素的分子变化，从而使其成为鉴定生物分子的强大分析技术，并跟踪化学反应和分子修饰。

MS本身只会揭示质量到电荷比或M/z。因此，它通常与其他各种分析工具相结合，例如液相色谱（LC-MS/MS）或基质辅助激光解吸/电离（MALDI）与飞行时间检测器（MALDI-TOF）结合。MS用于分析在整个过程中生物制药从最初的目标识别和蛋白质组学到毒理学和工业质量控制，开发将在本文中进行探讨。

MS：生物制药分析和开发的重要技术

MS对于大型生物分子的表征例如蛋白质和DNA，以及用于整个系统分析。

比利时罗马尼亚比分直播药物发现涉及三个关键元素：确定疾病的机制，鉴定用于治疗的分子靶标和开发生物活性化合物以对这些靶标作用。¹由于蛋白质是最常见的药物靶标，并且越来越多地用作生物疗法，因此基于MS的蛋白质组学技术和化学蛋白质组学对于药物发现和发育至关重要。比利时罗马尼亚比分直播蛋白质组分析，结合亲和力探针和其他化学蛋白质组学技术，用于靶向卷积，以鉴定药物靶标和影响其活性的分子。与高分辨率MS结合的热谱分析用于确定作用机制（MOA）及其蛋白质靶标的稳定性。²

MS确定高阶结构

蛋白质组学MS方法都包括自顶向下（几乎没有分裂）和自下而上（高分裂）分析大型生物分子 - 例如生物疗法和/或它们的目标 - 确定一级和高阶结构。这对于确定蛋白质的结构功能关系及其相关药物的作用机理至关重要。耦合MS/MS对此特别有用，因为它可以使用顺序片段来深入了解高阶结构。单克隆抗体（mAb）是一种蛋白质生物治疗性，在开发和工业制造过程中以这些技术的形式进行了分析和特征。³

高级技术加速下一代生物治疗剂的发展

观看本网络研讨会，以了解最新技术的目的，以应对生物制药行业的挑战。发现多毛细血管电泳系统如何使研究人员能够比传统方法更快地运行多个样品，从而可以对蛋白质纯度和稳定性以及基因组完整性和AAV纯度进行高通量分析。

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大自然的毒品柜

MS可用于鉴定传统草药疗法的活性化合物，以开发受调节的生物疗法。实时MS（DART-MS）中的直接分析已用于量化传统中药（TCM）中的香豆素和其他活性剂，作为质量控制的手段。⁴在另一项研究中，在小鼠中评估了针对抑郁和失眠的特异性TCM治疗Baihe Dihuang汤，以确定活性成分。LC-MS用于确定许多汤的化合物被大脑吸收并与5-羟色胺和褪黑激素受体结合。⁵

生物治疗药的另一种来源是生物合成基因簇，它们在微生物和真菌中产生天然产物。“这些是大自然的毒品柜，”尼尔·凯勒尔博士，西北大学的沃尔特（Walter）和玛丽·格拉斯（Mary Glass）伊丽莎白生命科学教授。凯勒尔（Kelleher）实验室使用超高分辨率LC-MS/MS在数千种可栽培微生物上运行表达筛选，以发现天然产物和编码其表达的基因。这些新化学物质平均超过五个立体中心。然后可以通过生物测定法对其进行分析，以确定其作用和药物潜力。Kelleher的实验室已在替代元素学中使用了这些策略来探测Stravidins和生物素的生物合成机制。⁶

当检测与其他几乎相同分子的溶液中的化合物时，MS特别有用。定量MAB是这种情况，用于治疗自身免疫性疾病，并用内源性免疫球蛋白在溶液中进行监测。⁷高分辨率MS技术可以将质量区分为几个小数点，从而可以更好地识别溶液的组件。

基于MS的生物制药质量控制和临床研究的方法

工业药品制造公司使用MS的高分辨率功能来进行质量控制和毒理学目的。它可以在大规模生产生物制造中检测不需要的副产品和其他杂质。它也用于在临床试验中跟踪预期的药物代谢产物并监测潜在的毒性衍生物。⁸

MS通常用于蛋白质组学来跟踪蛋白质的酶促修饰，例如糖基化和磷酸化，它们可以改变生物药物化合物的功能并产生不良反应。像蛋白质一样，用于糖基化的多糖是大型，复杂的生物分子，可受益于使用高分辨率MS来确定尺寸和结构。药理学实验室和制造商使用MS来表征和分析糖基化生物治疗剂的关键质量属性。⁹

Wout Bittremieux博士的2022年论文使用机器学习程序来分析人类皮肤拭子MS数据。Bittremieux是一名博士后研究员多雷斯坦实验室，重点是使用MS来表征翻译后修饰和小分子疗法的生物合成，以及开发MS工具以在结构上表征与代谢交换有关的分子。在论文中，小组证明了一些口服或系统地服用的药物可以通过皮肤扩散并在表皮上检测到。¹⁰这显示了使用非侵入性样品中的MS数据进行多种临床试验的潜力，例如跟踪治疗剂的代谢。Bittremieux说：“您可以通过简单的皮肤拭子来监测药物依从性。”

技术进步应对MS挑战

MS分析中的挑战包括数据解释所需的时间和处理能力以及样本准备的必要性。

全球自然产品社会和分子网络（GNP）由Dorrestein实验室于2016年建立，以解决以前的问题。¹¹Bittremieux说，这是UCSD服务器上托管的MS数据存储库和分析平台，“无靶向代谢组学的搜索引擎”说。然后，世界各地的研究小组可以使用此数据进行重新分析和重新解释，从而可以通过现有数据解决新的研究问题。Bittremieux的皮肤拭子数据来自GNP。

MS系统所需的样品制备（通常包括纯化或分离，导致物质损失）是天然产品分析和随后的药物发现的障碍。比利时罗马尼亚比分直播高分辨率质谱法（HRMS）通过允许对少量材料进行精确分析，有助于缓解此障碍，并用于评估药物整体系统分析中的代谢物和生物标志物。¹²

凯勒尔（Kelleher）说，自上而下的蛋白质成型测量最令人兴奋的发展是单分子MS，他的实验室帮助了这一过程。他说：“这是表征稀释复杂混合物并以单分子分辨率进行的主要非进步的主要进步。”它也称为单个离子MS，它允许确定每个离子的电荷态，这极大地简化了高度修饰的蛋白质，它们的复合物和其他大分子的质量分配。

质谱的未来

与其他分析技术一样，MS设备正在开发更高的分辨率和进一步的微型化，从而导致易用性和获得的数据增加。然后，这导致了对天然状态蛋白分析和天然产物发现的样品准备的便利。比利时罗马尼亚比分直播

MS设备的进步导致生成大量数据库中的数据库中的数据库。Bittremieux说，要处理这些数据，机器学习和深度学习方法将变得越来越普遍：“大量培训数据的可用性是开发机器学习模型的必要条件，现在该领域确实开始探索这些选项。”

他补充说，这些模型将使研究人员“真正深入研究数据要比以前更深入的生物信息学方法更深入。”像这样的技术已经在基因组学研究中使用了，代谢组学和蛋白质组学等领域正在迅速赶上。这些数据和分析将提供表型信息，这些信息将在生物治疗和精确医学中具有许多应用。

参考

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