创新MALDI-TOF技术开启药物自上而下测序新纪元

科技   2024-07-15 10:39   上海  


2024.06

—— ASMS 2024 最新发布 ——


创新MALDI-TOF技术

开启

 药物自上而下测序新纪元 








蛋白质类药物作为生物药的重要组成部分,日益受到人们的关注。而如何更加快捷高效的进行蛋白类药物表征,一直是科学工作者们寻求突破的难题。

蛋白质类药物传统的分析策略包含bottom-up(自下而上)及top-down(自上而下)等。虽然目前如抗体等蛋白质类药物的分析方法多基于bottom-up法,但这一方法仍存在诸多缺陷。比如,以常用的胰蛋白酶进行酶解,通常难以对所有单抗获得100%的序列覆盖度。例如阿达木单抗(adalimumab)有超过50个氨基酸的序列没有赖氨酸或精氨酸残基,以基于胰蛋白酶的bottom-up法难以获得理想的序列覆盖度。虽然通过多种酶(如糜蛋白酶,Lys-C, Glu-C, Asp-N, Sap9等)的使用可以解决这一问题,但也可能会获得错误的结果,如氨基酸异构化、脱酰胺、氧化等。同时繁琐的流程也会增加时间及人力等方面的成本。
与传统的bottom-up方法不同,top-down方法可直接将蛋白质等引入质谱,碎裂成更小的片段进行分析。该方法因为保留了原始蛋白质分子的信息,能够更准确地描述蛋白质的组成和结构,在进行翻译后修饰及蛋白质形式分析等方面,较bottom-up法更有优势。并且该方法省去了酶解的繁琐流程,有助于提升分析通量。虽然top-down方法具有诸多优势,但近年来在硬件及软件上技术发展缓慢,限制了这一方法的应用。



为了突破top-down方法的瓶颈,布鲁克在2024年ASMS上推出了全新的解决方案。该解决方案包含全新一代的MALDI-TOF平台neofleX,以及专为top-down分析而设计的软件OmniScape等,旨在开启自上而下测序(top-down sequencing)的全新时代。


neofleX

药物自上而下测序



基于MALDI-TOF的top-down分析,与传统LC-MS方法相比,可有效解决谱图多电荷信息复杂,难以解析的问题。并且neofleX平台全新升级的TDS碎裂技术,能够大幅提升top-down分析时样品的序列覆盖度。进一步升级的超快速扫描速度,能够实现超高通量分析,与传统bottom-up方法分析速度相比可至少提升5400倍,进一步提高分析效率并降低成本。

全新设计的OmniScape软件,能够大幅简化top-down数据分析工作,轻松完成翻译后修饰等不同需求的应用。独特的OmniWave算法,可以实现未知样品的从头测序分析。同时它还支持多样的碎裂模式(如CID、ETD、ISD等)数据整合,以及基于MALDI和ESI等不同类型质谱平台的数据,从而实现top-down分析的多维度信息整合。

图:基于OmniScape软件的分析流程,支持基于ESI和MALDI等不同质谱平台的MSn数据

neofleX平台不但提升了MALDI-TDS的碎裂效果,同时提升了质谱的分辨率,因此可以在宽 m/z 范围内实现碎片离子的高分辨分析,从而提升样品信息分析的准确度。

如下图示例,对NISTmAb轻链进行分析,仅仅通过一次MALDI-TDS分析,即可获得85%的序列覆盖度,而且结合Omniscape软件,可以轻松快速的解读序列信息。

同时,neofleX还配备了T3-Sequencing 功能,能够获得三级质谱信息,从而得到更多的结构精细信息。比如下图案例用该功能来确认末端的状态。

同时,neofleX支持超高通量多质量属性监控(MAM)流程,实现超快速的质控分析。分析完384个样品,时间仅仅需要不到4min即可完成。与此同时,每个样品可同时监测高达6个不同的质量属性。



超高通量多质量属性监控(MAM)界面

由此可见,全新一代neofleX MALDI-TOF平台,以及OmniScape软件,可全面提升药物从研发到质控的效率,助力药物top-down分析进入新纪元。




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布鲁克质谱
布鲁克公司质谱部事业研发生产各类先进质谱,主要包括: timsTOF、MALDI-TOF、QTOF和MRMS等。同时,我们还开发了蛋白质组学、代谢组学、生物制药、质谱成像等一系列解决方案和软件产品。
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