新泽西理工学院(NJIT)的研究人员公布了一项使用液相色谱-质谱(LC-MS)和电化学(EC)流细胞的新技术，他们说这代表了制药实验室如何测试和生产新的基于蛋白质的药物的“模式转变”，例如正在开发的治疗性单克隆抗体，用于治疗各种疾病，从癌症到传染病。
研究人员说，他们基于电化学的方法可以允许对新兴生物治疗药物进行安全和质量测试，只需传统方法所需时间的一小部分，传统方法通常需要长时间和昂贵的生产用于样本测试的某些生物材料。
“我们在新泽西理工大学开发的这种方法有可能对定量蛋白质组学产生重大影响，它代表了制药行业在监测生物制药产品和过程杂质以进行质量控制方面的范式转变，”新泽西理工大学化学与环境科学系教授陈浩说。“通过这项研究，我们现在已经证明了一种方法，可以比以前更快、更准确地量化药品和工艺杂质。我们希望它能在未来促进治疗性蛋白质和疫苗的开发，以治疗和预防不同的疾病。”
传统上，这种检测或蛋白质定量涉及耗时的合成同位素标记肽的制备，这些合成同位素标记肽被用作内部标准来测量样品中的总蛋白质浓度，帮助研究人员在整个药物开发过程中积极监测治疗性蛋白质成分的有效性和安全性。为了克服这一限制，Chen的实验室开发了一种库仑质谱(CMS)方法，用于蛋白质的绝对定量，而不使用标准。相反，该方法应用液相色谱-质谱和电化学流池来快速量化和检测基于电化学特征的靶蛋白或多肽的变化。
“人们可以立即进行CMS定量实验，而不是用传统方法等待数周才能获得标准或试剂。因此，它将有助于跟踪过程中发现的药物杂质，并通过工艺优化和控制确保其有效清除。”
新泽西理工大学博士生艾永玲解释说:“这样的设备允许我们用液相色谱分离蛋白质消化后的肽，监测电化学流池中的肽氧化以产生电流，并用质谱法测量氧化收率。”“电流信号与氧化率的结合为肽和蛋白质的绝对定量提供了足够的信息。”
在他们的研究中，该团队通过在一次试验中实现混合物中多种蛋白质(β-乳球蛋白B， α-乳蛋白和碳酸酐酶)的绝对定量来演示其CMS方法，而不使用任何标准。值得注意的是，该团队还展示了该方法检测蛋白质脱酰胺的能力——在整个制造过程和储存过程中，治疗性蛋白质由于物理或化学压力而导致的一种常见降解事件。
研究人员表示，该团队成功地量化了几种蛋白质降解产物，包括蛋白质降解的关键中间物琥珀酰亚胺的形成，由于缺乏标准，以前从未进行过绝对量化。
“缺乏标准是由他们的挑战造成的新创陈说。“能够准确量化脱酰胺产物和中间产物，可以更好地理解治疗性蛋白质降解，并有可能创造一种研究疾病病理和衰老过程的新方法。”
现在，陈的实验室计划将他们的新方法应用于大规模定量数千种蛋白质的一次运行。他们还计划提高CMS分析的灵敏度，以量化复杂生物样本中极低水平的蛋白质，这可能有利于从临床诊断和药物发现到精确医学的研究工作，其中在分子水平上鉴定和定量样本是必要的。
Chen说:“蛋白质在生物体内发挥着广泛的功能，绝对蛋白质定量的重要性怎么强调都不为过。”“CMS应该加快疾病诊断、药物发现和开发的过程，现在它为生物学家和生物化学家打开了一扇新的大门，以探索人体内可能具有重要生物学功能或作为疾病生物标志物和药物靶标作用的蛋白质数量。”
NJIT团队的CMS方法的工作流程，结合液相色谱(LC)，电化学氧化(EC)和质谱(MS)定量测量蛋白质丰度。信贷:新泽西理工大学
