质谱短肽链分析

抗体药物中的糖链对抗原性、生物活性、高级结构的稳定性均有很大的影响，因此直接关系到药品的安全性和有效性。由于培养工艺条件的变化会导致抗体药物中的糖链分布不均匀，所以在生产阶段对糖链的管理非常重要。现阶段虽然在日本药典中并未收录糖链的测定方法等内容，但在相关领域有关于介绍测定方法的需求。 本文为您介绍使用超快速液相色谱仪“Nexera X2”和高灵敏度荧光检测器“RF-20AXS” 对抗体药物中的糖链进行分析的方法。该测定方法使用了Core-Shell 型快速分析液相色谱柱“AerisTMPEPTIDE XB-C18”。 因为该色谱柱用于分离分子量较小的肽或进行肽图分析，所以可有效分离抗体药物中所含的糖链与杂质。 岛津荧光检测器RF-20Axs RF-20Axs是带温控功能的分光荧光检测器，采用新光学系统，实现了领先世界水平的高灵敏度。通过附加流通池的温控功能，大幅提升了峰响应对环境温度变化的稳定性。采用帕尔贴元件温控荧光检测器的流通池，可以将流入流通池中的样品的温度保持恒定。伴随温度变化发生荧光强度变化的化合物也可以进行稳定的定量分析。　 了解详情 请点击“使用荧光检测器RF-20AXS 对抗体药物进行高灵敏度糖链分析” 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。

大家好，本周为大家分享一篇最近发表在Analytical Chemistry上文章，High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry1。该文章的通讯作者是美国基因泰克公司的Wendy Sandoval研究员。　　癌症疫苗是通过利用肿瘤细胞相关抗原，来唤醒人体针对癌症的免疫系统。常见的策略是通过对病人的肿瘤细胞样本进行基因测序来寻找特征性抗原肽，该抗原肽会与I类主要组织相容复合体(MHCI)相结合并呈递至CD8+细胞表面，通过与CD8+细胞表面受体相结合从而诱导免疫反应。为了实现整个过程，研究人员通常会结合基因测序和计算机预测结果设计多个候选抗原肽，每个候选肽都需要通过实验测试来确认它与MHCI分子的结合能力以及相关免疫原性。此外，考虑到编码MHCI的基因具有多态性，候选抗原肽还需要与不同等位基因编码的MHCI分子进行测试。因此，本文开发了一种高通量方法，利用非变形质谱快速筛选候选抗原肽并表征形成的肽-MHCI复合物(pMHCI)。　　pMHCI复合物中抗原肽的体外载入一直以来都是难点，因为MHCI复合物(包括HLA和β2M亚基)本身并不稳定，需要长度为8~10的多肽链载入到MHCI的凹槽以保持完整。本文则通过利用紫外光裂解肽-MHCI复合物(UV-MHCI)的肽交换实现抗原肽的载入，具体步骤如图1A所示，通过紫外光照，UV-MHCI中的高亲和肽被切割转为低亲和肽段，该低亲和力肽段极易发生肽交换，通过监测新的pMHCI复合物的形成实现对候选肽的评估。目前常用的检测pMHCI形成的工具包括ELISA、TR-FRET以及2D-LC-MS。然而这些方法仅能提供有限的信息关于肽交换、pMHCI分子质量，对形成的pMHCI复合物无法进一步的表征。事实上，pMHCI复合物对后续诱导免疫反应至关重要。　　图1. 癌症疫苗的免疫监测的示意图：A) 筛选流程，B检测方法。　　为了确认非变性质谱(nMS)能否用于pMHCI复合物表征以及肽交换率的检测，作者对UV-MHCI以及6个标准肽段进行了考察(图2)。未经UV照射的UV-MHCI MS谱图(图2A)可以观察完整的UV-MHCI复合物以及丢掉紫外光裂解肽的MHCI。MHCI复合物被认为是气相解离产生的，因为没有活性肽的稳定作用，MHCI很难存在于溶液相中，溶液中没有MHCI，“空壳”的MHCI只有可能是质谱中UV-MHCI的气相裂解产生的。图2B证实了这一观点，经紫外光照射后，紫外光裂解肽由高亲和力转为低亲和力，从MHCI上脱落，MHCI解离成HLA和β2M亚基，谱图中能观察到HLA和β2M亚基信号。确认了MHCI是由peptide-bound population产生的信号，作者开始用该方法去定量标准肽的肽交换率。如图2C为UV-MHCI与标准肽孵育并过夜UV照射得到的谱图，仅观察到完整的pMHCI以及“空壳”MHCI的信号，说明实现了100%的完全肽交换。如图2D，肽交换率随孵育时间改变，2小时孵育时间足以实现最大肽交换。　　图2. nMS表征UV光照A)前B)后的UV-MHCI复合物，C)nMS测定UV-MHCI与标准肽的肽交换率，D)标准肽肽交换率随时间的变换情况。　　为了提高分析通量，减少样本消耗，作者在nMS基础上开发了SEC-nMS和CZE-nMS系统。作者用SEC-nMS系统测定了50个候选肽的交换率，说明该系统能够进行中或大规模的数据采集。相比较SEC-nMS而言，CZE-nMS系统具有更高的灵敏度和通量，样品体积消耗从微升减少至纳升，分析时间也缩短为2 min(图3A)。检测信号与进样量呈线性关系，注射体积为3 nL时，最低检测限为6 ng(图3BCD)。作者测定了67个候选肽跨越4种等位基因编码的MHCI分子的肽交换率(图3E)。此外，通过将UV-MHCI复合物同时与四种以上的候选肽进行孵育可在单个实验中同时检测它们的相对肽交换率以及与MHCI结合的亲和力(图3F)。作者还提出Vc50这个概念，即导致50%的pMHCI复合物发生解离的碰撞电压，可作为评估pMHCI复合物稳定性的重要参数。　　图3. 使用CZE-MS系统高通量分析pMHCI复合物　　除了检测pMHCI复合物的形成，测定肽交换率，nMS还可以对形成的复合物进行进一步的结构表征。如图4所示，native top-down的分析策略可获得多层次的结构信息。本文使用的Orbitrap Eclipse “Tribrid” 质谱，图4A为完整pMHCI的MS1谱图，图4B为施加源内电压(SID)促使蛋白解离为亚基，图4C是将14+ pMHC单独分离出，为后续HCD活化做准备。图4D为pMHCI复合物经HCD解离后的MS2谱图。图4E和图4F则分别为对肽段以及HLA亚基进行top-down测序的结果。这些多层次的结构信息能够帮助区分HLA亚型、阐明候选肽的序列，包括一些PTMs、二硫键信息。这些结构细节可能会影响候选肽与MHCI分子间的亲和力甚至是后续T细胞受体的识别。　　图4. Native top-down分析策略获得pMHCI复合物的多层结构信息　　总之，本文将非变性质谱(nMS)与分子排阻(SEC)或毛细管电泳(CZE)分离技术相结合用于高通量筛选pMHCI复合物中的候选肽。该方法能够直观确认pMHCI的完整性，Vc50可作为评估复合物气相稳定性的重要指标，通过native top-down分析策略可获得多层次的结构信息。以上所有确保了后续临床T-细胞实验的正常进行。　　撰稿：刘蕊洁　　编辑：李惠琳　　原文：High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry　　参考文献　　1. Schachner LF, Phung W, Han G, et al. High-Throughput, Quantitative Analysis of Peptide-Exchanged MHCI Complexes by Native Mass Spectrometry. Anal Chem. 2022 10.1021/acs.analchem.2c02423. doi:10.1021/acs.analchem.2c02423

淀粉样变性是一种罕见而复杂的疾病，通常涉及多个器官，其中肾脏是最容易受累的器官之一。金域医学每年诊断超过400例淀粉样变性肾病的病例。为了更好地帮助医生进行精准的诊断、分型和治疗，金域医学于2020年成立了淀粉样变性研究中心，依托病理学、质谱学、基因测序等多个技术平台，通过多学科协作机制为临床上的疑难病例提供精准的诊断依据。最近，这些技术平台再次协同合作，成功帮助一位年过半百的患者揭示了下肢水肿的真正原因。这一成功案例突出了金域医学在淀粉样变性领域的卓越研究和诊断能力，为患者提供了宝贵的医疗支持，同时也有望为医学领域的淀粉样变性疾病研究和治疗提供更多的见解。这一联合努力强调了金域医学对罕见病领域的承诺，以确保患者获得最佳的医学护理和治疗。多技术平台联合揭示，罕见淀粉样变性分型一位52岁的患者，双下肢水肿持续了整整一个月。临床医生根据尿蛋白、血浆蛋白和血肌酐等检测结果，初步诊断为肾病综合征。然而，确诊肾病的关键还需要进行肾脏活检以明确病理类型。肾穿刺样本被送至金域医学进行病理检查，结合组织形态学、超微病理和免疫病理结果，金域的病理医生最终确诊为淀粉样变性肾病，并初步排除了轻链型淀粉样变性肾病。淀粉样变性的不同分型会有不同的病因和治疗方法。为了明确分型，金域病理医生与临床医生充分交流后建议进行质谱分析。在病理医生的指导下，质谱技术人员采用激光显微切割仪采集了组织切片上的刚果红阳性部位，然后使用高级质谱技术进行蛋白鉴定分析。结果显示，患者被诊断为AApoAI型淀粉样变性，这是与载脂蛋白A1相关的淀粉样变性。AApoAI型淀粉样变性是一种遗传性疾病。为了更准确地了解其遗传特点，金域医学的分子遗传室进行了全外显子组测序检测，结果显示存在APOA1基因NM_000039.2:c.220TC(p.Trp74Arg)杂合变异，这在其他家族性内脏淀粉样变性患者中也被多次报道。综合了病理、质谱分型和基因检测的结果，最终为患者确定了AApoAI型淀粉样变性（遗传型）的确诊。这个漫长的15天的探索之旅终于落下帷幕，患者也终于得到了合适的治疗方案。成立淀粉样变性研究中心，深入探索罕见疾病金域医学的淀粉样变性诊断绝不容忽视。在国内，只有寥寥数家实验室具备如此全面的检测能力，令淀粉样变性无处可藏。金域医学以领先的病理学、质谱学、基因学等多技术平台为依托，于2020年创立了淀粉样变性研究中心，至今已成功完成近千例样本检测。中心汇集了跨领域的专家团队，包括病理学、质谱学、基因学等领域的专家，这支团队可与临床医生进行多学科协作，深度探讨罕见病例，全方位提升专业服务水平。为更好地满足临床需求，金域医学最近对淀粉样变性分型项目进行了全面升级，特别为疑难病例提供了多平台检测。同时，病理医生还提供综合性的诊断报告和MDT（多学科会诊）服务，进一步促进淀粉样变性的精准分型。这一综合性方法可确保每位患者都得到最专业的诊断，为罕见疾病的早期发现和治疗提供坚实支持。