药物发现与生物大分子计

p　　结构确认、生物分析、表征和质量控制方法等的研究是药物研发过程中的重要环节，这些研究必须尽可能准确、灵敏且具有选择性。在过去30年里，液相色谱和串联质谱(LC-MS-MS)技术一直是许多小分子药物分析的首选方法。在此期间，分析技术的高速发展为灵敏、可靠方法的开发提供了支持。但是当前制药/生物制药行业仍然渴求更强大的工具和更多样的方法，尤其是在市场上出现越来越多的大分子治疗药物的情况下。本文讨论了目前小分子及大分子药物生物分析过程中的问题，以及分析方法开发中的新趋势等。/pp　　液相色谱-质谱联用技术从上世纪90年代起即广泛应用于药物发现和研发实验室，因为这种技术有能力在含有成百上千种其他物质的样品中快速识别和量化低浓度化合物。LC-MS-MS技术在小分子药物的结构分析、ADME及生物分析研究中尤为重要。在化合物浓度不断降低的情况下，这项应用的难度在于对方法精确性和重现性的高标准要求。近年来，生物药物的发展非常迅速，这些大分子药物的分析也面临着一系列挑战，同时也推动了技术和方法的新进展。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "小分子药物生物分析/span/strong/pp　　几十年来，药物开发人员一直在样本收集过程中使用生物分析手段来测定给定样本中药物的准确浓度。这些研究的准确性取决于分析方法以及实验室分析仪器的可靠性，所使用的方法及仪器应能够选择性、特异性地量化目标化合物。由于生物分析样本(如血浆、血液和其他复杂的基质)中经常含有高含量结构相关或非相关化合物，这一分析一直特别具有挑战性。这些因可能会导致亲缘试剂或其他不相关化合物共洗脱的交叉反应会影响实验的准确性和重现性。/pp　　多年来，为了应对这些挑战，人们开发了很多基于LC-MS-MS的方法，改善了药物定量实验的灵敏度、通量、准确性和重现性。一种常用的方法是在三重四级杆质谱系统中使用多重反应监测(MRM)技术来降低噪声，同时提高量化的选择性与准确性。最近这种方法已经扩展至MRMsup3/sup技术，通过增加碎片化步骤而改善选择性。如今，三重四级杆质谱系统已被用于开发浓度低至pg/ mL的小分子药物的检测方法，且具有良好的重现性、线性范围和信噪比。/pp　　由于基质干扰，某些化合物在生物样品中特别难以分离，这可能会导致出现未分辨的峰或基线噪音过高，从而影响数据重现性、准确性和动态范围。通常，这这类问题可以是通过额外的样本处理过程或使用速度较慢的色谱来解决。然而，由于样品通量所带来的压力，这样的解决方式会为大多数药物开发实验室增加额外的时间、金钱和劳动力成本。过去的几年内，出现了有效的替代技术，即将离子迁移谱与LC-MS技术相结合，从而提高选择性。它可以以离子迁移装置的形式连接到TOF或者三重四级杆质谱的前端，或者也可以直接内置在TOF质谱系统内，但这种方法大都无法满足生物分析实验中速度、选择性和耐用性之间的平衡。最近，在分析的LC和MS阶段之间，已经开发出了多种不同的离子迁移分离装置。这些使离子根据迁移轨迹的不同而分开，而不是根据时间而分离，这样就去除了背景化合物的影响，从而提供了一个耗费更短MRM周期时间的系统，以便快速准确地检测复杂基质中的低浓度化合物。/pp　　目前，越来越多生物分析实验室采用基于微流LC的方法来分析低浓度水平的化合物。这项技术使用更小的色谱柱(直径小于1mm)和电极，以获得更快速、更灵敏以及更高分辨率的结果，同时将柱后分散降到最低。较低的流速也提高了电离效率、减少了离子抑制，同时大大降低了样品及溶剂的使用量，为制药开发过程带来了经济和环保方面的优势。微流LC所需要的样品体积较低，这也恰好符合制药行业在采用显微取样技术进行毒物学和生物分析研究等方面的需求。此外，微流LC还可以结合不同离子迁移质谱，从而灵敏地对生物样品中的化合物进行选择性分析。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "大分子药物生物分析/span/strong/pp　　生物分析方法的准确性、耐用性和重现性仍然是药物研发人员以及监管部门所关注的关键问题。然而，传统的用于小分子药物生物分析的LC-MS方法通常并不适用于研究大分子药物，如抗体、生长因子、寡核苷酸和重组肽等。这些分子具有更大的尺寸以及复杂性，这就意味着在分析它们之前通常需要大量的样品制备过程，且它们的吸附特性以及背景蛋白的干扰会进一步影响定量的准确性。/pp　　LC-MS-MS方法经过优化后可直接分析10kDa以下的小肽 而在定量分析之前，通常需要应用免疫反应介导的样本提取和/或样品富集步骤来增强选择性。而对于更大的蛋白质，通常需要更复杂的工作流程，包括在使用LC-MS方法对代表性肽进行分析之前的蛋白质水解。这种间接分析的方法被实验人员广泛采用，但却非常复杂，并会受到诸如可变肽释放等的影响。此外，监管部门也还尚未对这些方法的验证方法发布指导原则。/pp　　如ELISA等的配体结合分析(LBAs)方法是一种成熟的蛋白质定量技术，且对于生物分析来说，它们的优势还在于其有能力同时检测人体循环中的游离药物以及药物的活性结构。然而，LBAs方法也有许多局限性，影响了它们在高通量药物开发中的应用。在最近的一项研究中，研究人员已经开始将LBAs方法与LC-MS方法结合起来。这些方法上的进展得益于三重四级杆及QTRAP质谱系统等技术的改进，包括灵敏度的提高，即可在低至毫克至微克的水平上检测大分子。这些新技术改善了电离与采样效率，增加了动态范围和可切换质量范围，而且允许不同质量的离子通过探测器。因此才开发除了很多经过验证的方法用以测定各类具有分析难度的药物，如细胞因子抑制剂、阿达木单抗、升糖激素、胰高血糖素、胰岛素类似物、胰岛素以及如用于自身免疫性疾病的英夫利昔以及用于乳腺癌的曲妥珠单抗等的抗体治疗药物。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "大分子表征/span/strong/pp　　多数大分子药物在生产过程中容易发生序列改变和生物转化不一致的现象。这些改变对于药物的有效性、生物利用度和安全性都会造成影响。因此，药物分析实验室会定期进行蛋白质的表征研究，以监测序列降解和转录后修饰，如氨基酸的改变和糖基化。这些研究通常采用LBAs或毛细管电泳(CE)技术。CE技术是一种强大的、耐用的方法，但在完整的表征过程中却非常耗费人力和时间，特别是在处理复杂药物如抗体药物偶联物(ADC)时，其表征可能需要不同分析方法的反复运行以及复杂的数据处理过程。/pp　　近年来，技术的进展引发了几种蛋白质表征方法的改进。另外，CE技术与电喷雾离子化技术(CESI)的整合也促使了CESI-MS技术的发展，大大加速与简化了蛋白质分析。将CE技术的高分离效率与纳流LC结合，能最大限度地提高电离效率，并减少离子抑制。CESI-MS系统采用开管毛细管，最大限度地减少了死体积，从而提高了灵敏度和峰值效率。同时由于没有固定相，也避免了肽的丢失或过度保留。在最近的一个案例中，在使用单一蛋白酶消化后应用CESI–MS方法的单次运行之后，抗乳腺癌药物曲妥珠单抗被完全表征。该方法包含了100%的序列，而且鉴别了几个关键的氨基酸修饰 在同一分离中还完成了完整的糖肽分析。/pp　　生物转化如脱酰胺、氧化以及结构的改变是LBAs等的传统方法所面临的挑战。曲妥珠单抗结构中的一个关键位置在体内会发生脱酰胺作用，而在经过验证的ELISA方法中并无法识别这种脱酰胺现象。人们最近开了一种LC-MS-MS方法来定量监测这种生物转化作用，采用胰蛋白酶消化的方法，使用选择反应监测(SRM)对特征肽进行定量。实验结果表明，该方法能同时有效地定量分析脱酰胺信号敏感肽及其脱酰胺产物。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "结论/span/strong/pp　　成功的药物开发及药物安全性研究依赖于大分子药物在研发或表征过程中某些步骤，及一系列相关分析测试过程。这些分析方法的准确性和重现性对工业界以及患者来说是非常重要的。多年来，由于激烈的竞争形势以及制药行业严格的监管特性，我们看到了分析技术的持续发展。尤其是近年来仪器本身及方法开发上的一系列进展，帮助人们开发了很多全新的治疗药物及更加复杂的化合物。在未来，这些研究还将需要更多快速的、选择性强的和精准的分析方法。/pp　strong　注：本文为仪器信息网翻译，原标题为“Trends and Challenges for Bioanalysis and Characterization of Small and Large Molecule Drugs”，作者为SCIEX全球制药/生物制药高级市场经理Suma Ramagiri博士。/strong/ppbr//p

2022年9月21日，百奥几何完成千万美元天使轮融资，投资方为高榕资本。团队也发布了首个针对大分子药物研发的开源机器学习平台TorchProtein，致力于通过AI加速药物研发的进程。　　百奥几何由加拿大蒙特利尔大学算法研究所(Mila)的副教授、终身教授唐建博士于2021年创立，致力于开发几何深度学习、深度生成模型等下一代人工智能技术，用于大分子药物研发。公司也获得了图灵奖获得者、深度学习三巨头之一、加拿大蒙特利尔大学教授Yoshua Bengio的认可和支持，将担任公司的科学顾问。公司正打造人工智能大分子药物设计和高通量大分子药物湿实验验证两大基础平台，通过干湿实验闭环，快速完成候选药物设计以及提高候选药物在临床阶段的成功率。　　目前，百奥几何已基本完成人工智能大分子药物设计平台建设，在抗体结构预测、抗体优化、抗体序列设计、酶活性预测等任务上都取得了国际领先的水平。公司的高通量大分子药物湿实验验证平台，也正联合生物医药领域知名高校和实验室展开建设，推进前沿工作。公司希望通过干湿实验闭环，加速药物研发进程。　　与此同时，团队也联合英伟达、英特尔、IBM等公司联合发布了首个针对大分子药物研发的开源机器学习平台TorchProtein。该平台开源了深度学习对大分子建模的一个通用框架、基于蛋白质三维几何结构的第一个预训练大模型、以及专门用于评价深度学习对蛋白质建模效果的标准数据集。　　唐建博士表示，“当前我们正处在AI以及生物技术革命的交汇点。一方面，几何深度学习技术(如AlphaFold2)在分子建模方面取得了巨大突破 另一方面，以合成生物学为代表的生物技术能够对基因进行快速读、写、以及编辑，给AI创造了大量的数据。两种革命技术的深度融合为生物大分子设计带来了巨大的机会。”　　高榕资本创始合伙人岳斌表示，“计算领域的突破，正在重构药物发现的过程。我们相信，人工智能可以帮助大分子药物研发取得很大的进展。唐建博士将图表示学习和几何深度学习技术运用到药物研发领域，做了非常多开创性的工作，也在抗体优化、抗体结构预测任务上取得了国际领先的技术。期待百奥几何通过下一代人工智能技术，加速药物研发进程，解决重大疾病挑战。”

会议背景工艺表征和工艺验证是新药上市前的重要环节，也是产品通过注册获得上市许可的前提条件，为的是确保药品生产过程始终处于受控状态，能够持续产出符合质量要求的产品，为此NMPA、FDA、EMA都对此出台了相关的规定。 6月7日-6月9日，易贸医疗在线平台携手健新原力共同打造“聚焦海外生物工艺技术与案例”线上系列沙龙，邀请9位来自海内外专业讲者从抗体药物工艺表征与工艺验证、mRNA质量控制、基因治疗工艺表征与工艺验证多角度为大家带来先进技术与方法应用。 德祥有约1、会议时间 2022年6月7日 19：00-21：002、会议主题 《冻干工艺开发中的“Line of Sight”——聚焦大分子药物冻干制剂研发与生产中先进技术的应用》3、特邀嘉宾 劉祥運 现任德祥科技产品经理/应用工程师； 日本九州大学创药科学硕士学位； 4、会议大纲 ● 冻干工艺开发考虑因素； ● Line of SightTM过程分析技术 ● 冻干机应用实例5、日程安排 德祥与您相约会议不见不散！

中国生物制品年会作为学界一年一度最重要的活动，引起了广泛的行业关注。今年生物制品年会于11月15-16日在气候宜人的“春城”昆明举行，本次活动围绕“新型生物技术药研发与评价”、“新型疫苗研发与评价”、“基因与细胞治疗研发与评价”、“生物制药投融资”、“生物制药工程与数字信息化”展开，为2000余位参会代表带来近100场主题报告。现场气氛十分热烈，嘉宾之间的学术交流也给大家带来新的科研思路。珀金埃尔默作为生命科学解决方案及实验设备提供者，第一次有幸参与到生物制品年会中。我们的市场开发部张薇经理，在创新论坛上为部分嘉宾带来“分子-细胞-活体-组织”全方位抗体药物研发解决方案的报告，并在线下与广大学者保持了良好的沟通。在药物研发方向，生物大分子药物市场高度集中，巨头垄断地位“超然”，而同时生物制药市场也孕育着诸多新机会和变化，新靶点、新作用机制的抗体药层出不穷，研发企业在生物制药领域大有可为。针对生物大分子制药研发流程的每一个环节，珀金埃尔默公司可提供覆盖分子-细胞-活体-组织的全方位检测技术、仪器平台、试剂耗材及相关服务。扫码获取《生物大分子制药整体解决方案》样本

大分子相互作用仪。又称光学表面等离子共振生物分析仪。BIACORE是基于表面等离子共振（surface Plasmon resonance, SPR）开发的新型生物分析传感技术。该技术的3个核心部分是传感器芯片，SPR光学检测系统和微射流卡盘。实验时，现将一种生物分子固定在传感器的葡聚糖表面，将与之相互作用的分子溶于溶液流过的芯片表面。SPR检测器能根据跟踪溶液中的分子与芯片表面的分子结合、解离整个过程的变化，记录成一张传感图，并提供动力学和亲和力数据。BIACORE技术由于具有无需标记，高灵敏度，检测快速，并能实时定量测试等优势，已广泛用来研究蛋白质、核酸、多肽、小分子化合物等生物分子的相互作用。德国诺坦普始创于2008年，公司总部位于慕尼黑，历经十余载发展，在全球13个国家设立分支机构。诺坦普始终致力于为蛋白分析研究提供最优质的解决方案，推动科学的进步。基于专利微量热泳动技术（MST）、微量差示扫描荧光技术（nanoDSF）、TRIC技术（Temperature Related Intensity Change) ，公司先后推出分子相互作用检测仪（Monolith）、蛋白稳定性分析仪（PR）、蛋白品质鉴定仪（Tycho）、以及高通量分子互作筛选系统（DI）。 2020 年N诺坦普推出新一代生物分子互作检测仪、蛋白稳定分析仪 2 款重量级新品。MO系列分子互作检测仪基于MST (微量热泳动，Microscale Thermophoresis)技术，能够在接近天然条件的液体环境中直接检测任意生物分子间的相互作用。由于MST技术本身的特点:比如无需固定样品、互作分子的分子量不影响灵敏度、不受互作样品类型限制、可使用任意buffer、适合低样品量及低样品浓度检测，能完成常见互作实验的同时，在检测小分子、核酸、固有无序蛋白、膜蛋白以及病毒颗粒甚至纳米颗粒等具有挑战的样品类型时优势非常明显。例如，MO近年来被广泛地应用于神经退行性疾病(ND, Neurodegenerative Diseases)研究中。ND相关蛋白的错误折叠和聚集是引发ND的关键。MO系列仪器可以对样品品质，如聚集等，进行实时的质量控制，且需要的蛋白浓度低，减少蛋白聚集的可能，可以在细胞裂解液中直接检测，即使缺乏分子互作经验的用户也能迅速开展高质量的实验，让仪器成为研究者的助力，而不是负担，这也是NanoTemper开发仪器的宗旨。新一代的MO系列在仪器外观、样品台、毛细管以及检测软件等多个方面进行升级，旨在帮助客户轻松检测最具挑战的分子互作类型，更便于用户操作，因为无液路系统，保持着NanoTemper产品无需常规维护、保养和校正的特点，进一步提高工作效率，降低使用成本。而推出带有DLS模块的蛋白稳定性分析仪PP Panta，是为了积极响应客户“呼声”，满足目前生物制剂开发中对蛋白稳定性检测的需求。在此之前，PR系列蛋白稳定性分析仪在全球已经积累了非常多的用户，包括全球各大药企以及顶尖科研机构。我们在和用户沟通的过程中不断收到反馈说：希望NanoTemper可以推出一款既能延续PR超高精准度、高分辨率的数据、检测速度快、样品消耗量少的优势，又可以包含DLS模块检测粒径，提供全面的蛋白稳定性数据。所以我们将nanoDSF技术、DLS技术以及背反射技术结合一体开发了Panta，初衷就是为了实现客户对同时且实时检测热稳定性、粒径以及聚集的这一需求，从药物可开发性评估，到制剂优化，再到下游工艺开发及质控等方面助力生物药开发流程。

p style="text-align: center "strong生物大分子动态修饰与化学干预/strong/pp style="text-align: center "strong重大研究计划/strong/pp style="text-align: center "strong2017年度项目指南/strong/pp　　生物大分子的动态修饰是指作为生命体系基本“元件”的生物大分子(蛋白质、核酸、糖脂等)时刻处于修饰位点与种类多变、时空特异和双向可逆的化学修饰之中。生物大分子化学修饰的这些动态属性在生物体的生理活动和病理变化中通常都发挥着关键作用。/pp　　strong一、科学目标/strong/pp　　本重大研究计划拟充分发挥化学、生命科学和医学的特点以及学科交叉的优势，引领生物大分子动态修饰与化学干预研究，为生物大分子动态修饰的机制研究提供具有化学特征的新工具和新模式，获得针对动态修饰的新靶标和相应的干预小分子 加速从基础研究到药物开发的转化，为认识生命体系调控的内在规律、为重大疾病的诊断与防治提供基础性和前瞻性的科学技术储备 促进化学与生命科学和基础医学研究的衔接和交叉集成，形成新的学科生长点，提升我国生物大分子动态修饰的基础研究和应用性研究的综合实力，在国际化学生物学领域和生物医学前沿研究中占有重要的地位 同时，造就一支学科深度交叉、具有国际影响力的化学生物学科研队伍。/pp　strong　二、核心科学问题/strong/pp　　生物大分子动态修饰研究的最基本问题是发现和阐明生物大分子化学修饰的动态属性，揭示其生物学效应和调控机制，并实现对生物大分子动态修饰的靶向化学干预。本计划旨在以化学生物学研究模式为指导，发展生物大分子动态修饰的特异标记和检测工具，解析生物大分子动态修饰的功能和调控机制，为药物研发提供潜在干预小分子和新靶标。本计划将组织包括化学、生命科学、医学、数理科学、信息科学等多学科的科学家共同开展研究。拟解决的核心科学问题如下：/pp　　(一)生物大分子化学修饰的动态属性：生物大分子化学修饰的化学特征与动态过程。/pp　　(二)生物大分子动态修饰的调控机制: 动态修饰的生物学效应和调控规律。/pp　　(三)生物大分子动态修饰的化学干预：基于动态修饰的新靶标和靶向干预策略。/pp　　strong三、2017年度重点资助研究方向/strong/pp　　本重大研究计划 2017 年拟围绕上述核心科学问题开展如下研究工作：/pp　　strong(一)生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术。/strong/pp　　生物大分子动态修饰的化学标记与检测技术是开展生物大分子动态修饰研究的基础。通过修饰生物大分子的体外样品制备与化学标记、生物大分子修饰时空探测和高分辨成像技术的发展，实现对生物大分子动态修饰的高效、特异和时空动态检测，为从分子、细胞和个体等多个层次揭示生物大分子动态修饰的本质和调控机制奠定基础。研究重点如下：/pp　　1.发展生物大分子的化学合成新方法(如全合成、半合成、及酶促合成等)，以及含有特定修饰(如甲基化、乙酰化、泛素化、糖基化、脂基化等)生物大分子的人工制备方法 /pp　　2.发展具有普适性的新型、高效生物正交化学反应，实现对细胞及活体内带有修饰的生物大分子的精准化学标记或人工调控 /pp　　3.针对生物大分子动态修饰的特性(如时空特异、双向可逆等)，发展精准探测、成像、测序等新技术、新方法 /pp　　4.发展鉴定生物大分子动态修饰及其修饰酶、去修饰酶和识别蛋白的新策略、新工具。/pp　　strong(二)生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析。/strong/pp　　生物大分子动态修饰的调控机制与功能解析是开展生物大分子动态修饰研究的核心内容。借助化学生物学创新方法、技术和工具，应用结构解析、深度测序和高分辨成像等技术，结合现代分子细胞生物学和生物信息学等手段，揭示生物大分子动态修饰的调控机制，并阐明其在生理活动和病理变化过程中的重要作用，为基于生物大分子动态修饰的化学干预奠定基础。研究重点如下：/pp　　1.利用生物大分子特异标记、富集与检测的新技术新方法，解析生物大分子动态修饰的调控机制 /pp　　2.结合深度测序、基因组编辑等生物学新技术手段，揭示动态化学修饰调节生物大分子功能的规律 /pp　　3.针对生物大分子化学修饰的时空分布与动态变化等特性，研究其在生理过程和病理变化中的调控机制。/pp　strong　(三)生物大分子动态修饰的化学干预及其应用。/strong/pp　　利用我国丰富的天然产物资源，发挥中药活性成分研究的优势，以活性化合物高通量/高内涵筛选、生物大分子动态修饰的计算模拟、探针(药物)分子设计等化学生物学技术为支撑，获取高选择性、高特异性、高生物相容性的小分子化学工具，揭示生命体内不同层次生物大分子动态修饰的调控机制，建立生物大分子动态修饰与分子靶向药物发现之间的桥梁，实现以新靶标确证和原创候选药物发现为目标的源头创新。研究重点如下：/pp　　1.发展调控生物大分子动态修饰的小分子化学工具，并建立相应的表征技术新体系 /pp　　2.利用小分子化学工具研究生物大分子动态修饰的化学过程与调控机制，发现与确证可供干预的新靶标 /pp　　3.从分子、细胞、组织和个体等多个层次开展对生物大分子动态修饰识别及功能发挥的化学干预研究，发现相应的先导分子。/pp　　strong四、项目遴选的基本原则/strong/pp　　本重大研究计划以学科交叉研究为基本特征，旨在将相关研究项目联系起来，成为一个协调的综合“项目群”。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题，同时要体现交叉研究的特征以及对解决核心科学问题和实现项目总体目标的贡献。/pp　　有比较好的创新性研究思路或比较好的苗头但尚需一段时间探索研究的申请项目，将以“培育项目”方式予以资助 有较好研究基础和积累，且有明确的重要科学问题需要进一步深入系统研究同时体现学科交叉特征的申请项目，将以“重点支持项目”的方式予以资助，其项目申请书中必须体现化学等相关学科与生物学研究队伍的交叉。/pp　　strong五、2017年度资助计划/strong/pp　　2017年度计划安排直接费用3000万元。拟资助培育项目20-25项，直接费用平均资助强度为70-80万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日” 拟资助重点支持项目3-5项，直接费用平均资助强度为300-400万元/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2021年12月31日”。/pp　　strong六、申报要求及注意事项/strong/pp　　strong(一)申请条件。/strong/pp　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：/pp　　1.具有承担基础研究课题的经历 /pp　　2.具有高级专业技术职务(职称)。/pp　　正在博士后流动站或者工作站内从事研究、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的科学技术人员均不得申请。/pp　　strong(二)限项规定。/strong/pp　　1.具有高级专业技术职务(职称)的人员，申请(包括申请人和主要参与者)和正在承担(包括负责人和主要参与者)以下类型项目总数合计限为3项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目(不包括集成项目和战略研究项目)、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际(地区)合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际(地区)合作研究项目(仅限作为申请人申请和作为负责人承担，作为参与者不限)、国家重大科研仪器研制项目(含承担科学仪器基础研究专款项目和国家重大科研仪器设备研制专项项目)、优秀国家重点实验室研究项目，以及资助期限超过1年的应急管理项目。/pp　　优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不限项 正式接收申请到国家自然科学基金委员会作出资助与否决定之前，以及获资助后，计入限项。/pp　　2.申请人(不含参与者)同年只能申请1项重大研究计划项目。上一年度获得重大研究计划项目资助的项目负责人(不包括集成项目和战略研究项目)，本年度不得作为申请人申请重大研究计划项目。/pp　strong　(三)申请注意事项。/strong/pp　　1.申请书报送日期为2017年8月28日-9月1日16时。/pp　　2.本重大研究计划项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：/pp　　(1)申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2017年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。/pp　　(2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。/pp　　(3)申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/(没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户)，按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。/pp　　(4)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“生物大分子动态修饰与化学干预”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。/pp　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。/pp　　(5)申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书，应突出有限目标和重点突破，明确对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。/pp　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。/pp　　(6)申请人应当认真阅读《2017年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》(财科教〔2016〕19号)以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求，认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。/pp　　(7)申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料，下载打印最终PDF版本申请书，并保证纸质申请书与电子版内容一致。/pp　　(8)申请人应及时向依托单位提交签字后的纸质申请书原件以及其他特别说明要求提交的纸质材料原件等附件。/pp　　3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核 对申请人申报预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核，并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下：/pp　　(1)应在规定的项目申请截止日期(2017年9月1日16时)前提交本单位电子版申请书及附件材料，并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件(一式一份)及要求报送的纸质附件材料。/pp　　(2)提交电子版申请书时，应通过信息系统逐项确认。/pp　　(3)报送纸质申请材料时，还应包括本单位公函和申请项目清单，材料不完整不予接收。/pp　　(4)可将纸质申请材料直接送达或邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的，请在项目申请截止时间前(以发信邮戳日期为准)以快递方式邮寄，以免延误申请，并在信封左下角注明“重大研究计划项目申请材料”。/pp　　4.申请书由国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组负责接收，材料接收工作组联系方式如下：/pp　　通讯地址：北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组(行政楼101房间)/pp　　邮　　编：100085/pp　　联系电话：010-62328591/pp　　5.本重大研究计划咨询方式：/pp　　国家自然科学基金委员会化学科学部二处/pp　　联系电话：010-62327169/pp　　strong(四)其他注意事项。/strong/pp　　1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。/pp　　2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。/p

蛋白表征生物大分子药蛋白质是由不同氨基酸连接形成的多聚体，并且通过正确折叠为一个特定构型，发挥蛋白药物的生物学功能。氨基酸序列的特定位置可以与化学基团共价结合，发生蛋白质翻译后修饰，这些翻译后修饰会导致蛋白的结构发生改变，从而影响蛋白药物的生物学活性，所以需要对蛋白的分子量、肽段覆盖率、翻译后修饰等进行检测。精确分子量分析：分子量的检测是鉴定蛋白的第一步，使用高分辨率质谱分析可得到蛋白质的多电荷信号，通过对信号进行去卷积分析，可获得精确分子量数值，并初步判断蛋白的修饰状态。对于抗体药物还可打开轻重链或者去除糖基，分别分析糖基化和去糖基化轻链和重链的分子量。我们推荐THERMO高分辨质谱来进行：Thermo Scientific LTQ-Orbitrap XL 是离子阱和轨道阱高分辨组合质谱仪，通过强大的功能、稳定性以及低运行成本成为蛋白质组学和代谢组学研究的最佳选择，完全超过并替代 Q-TOF系统。通过高分辨、精确质量数测量和多级碎片解析，完成复杂体系成份鉴定和表征。LTQ-Orbitrap XL采用全新HCD八极碰撞反应池，实现信息更丰富的MS/MS应用，包括蛋白质差异定量分析iTRAQ、PTM分析、de novo 序列分析以及代谢组学研究。Thermo Scientific&trade Q Exactive&trade 组合型四极杆 Orbitrap 质谱仪可以快速可靠地识别、定量和确认更多化合物。 本台式 LC-MS/MS 系统将四极杆母离子选择性与高分辨率和准确质量数（HRAM）Orbitrap 检测相结合，提供出色性能和多功能性。 Q Exactive 质谱仪特别适用于非目标或目标化合物筛查，也能够实现广泛的定性和定量应用，可广泛用于药物发现、蛋白质组学、环境和食品安全、临床研究和法医毒理学。2.肽段覆盖率及肽段分析：肽段覆盖率是指检测到的肽段氨基酸数量占该蛋白质总氨基酸数量的比例。蛋白质肽段覆盖率的检测，对于蛋白质类药物的一级氨基酸序列的确证，保证蛋白质类药物的高级结构形成及维持蛋白质类药物性质均具有很重要的意义。3.二硫键分析：二硫键是蛋白质通过各种链间和链内的半胱氨酸连接在一起的化学键，对蛋白质分子保持正确的高级结构，维持必要的生物活性至关重要。所以在蛋白质类药物的结构分析中，二硫键一直是分析的重点。4.N-糖糖型分析：N糖（聚糖与天冬酰胺的氮链相连）是生物药物中，尤其是单抗药物中最广为人知的糖基化形式，其中N-聚糖结构会影响药代动力学、药效学和免疫原性，因此需要对糖型进行分析。另外，抗体结构分析还可以用到毛细管电泳系统，我们推荐BECKMAN PA800 PLUScIEF法测定单抗药物等电点 使用CE(毛细管电泳仪)对样品与已知等电点多肽作为参照物进行cIEF等点聚焦，依据样品与参照肽段的相对迁移时间计算样品的等电点。 cIEF 法测定单抗样品电荷异质体纯度 使用CE(毛细管电泳仪)对样品进行cIEF等点聚焦，而后对主峰纯度进行积分，得出样品电荷异质体纯度。 CE-SDS 法测定单克隆抗体纯度 将样品还原后，使用SDS毛细管电泳电泳与紫外检测器分析，检验轻链或重链的纯度及杂质含量。

抗体药经过30余年的发展，已成为全球医药市场的重要组成部分，目前大分子生物制药市场（包括重组蛋白类药物）急速增长已突破千万亿美元。从2017年市场表现来看，全球10大最畅销药物中：除2个小分子药物以外，另外8个都是大分子药物，包括6个抗体药物和2个融合蛋白。其中药王“Humira”销售额高达184亿美元，上市16年来累计为Abbvie贡献了1120亿美元销售额。近年来新型肿瘤免疫调节抗体药物（如PD-1/PD-L1阻断剂）的兴起也带来了新的治疗突破，其中由BMS研发的第一个针对PD-1的治疗型抗体Opdivo，以近60亿美元上榜Top10。 在药物研发方向，生物大分子药物市场高度集中，巨头垄断地位“超然”，而同时生物制药市场也孕育着诸多新机会和变化，新靶点、新作用机制的抗体药层出不穷，研发企业在生物制药领域大有可为。针对生物大分子制药研发流程的每一个环节，PerkinElmer公司可提供覆盖分子-细胞-活体-组织的全方位检测技术、仪器平台、试剂耗材及相关服务。 针对生物大分子制药研发流程的每一个环节，PerkinElmer公司可提供覆盖分子-细胞-活体-组织的全方位检测技术、仪器平台、试剂耗材及相关服务。针对杂交瘤、噬菌体或人源B细胞等不同文库的抗体筛选，高通量多模式检测系统、多标试剂（如高灵敏度免洗Alpha技术）及细胞株、高内涵细胞显微成像系统、自动化样品处理工作站可以在分子及细胞水平提供最佳的高通量抗体筛选及优化方案。对于抗体药物的临床前/临床功能验证、安全评价及治疗效果，可借助生化检测及分子影像学平台，完成从分子机制、细胞信号通路、组织微环境及整体动物水平的系统评价。针对抗体工艺开发及生产质控过程中的抗体纯度、糖基化、片段化/聚合化、荷电异质性及宿主细胞残留等重要质控指标，全自动毛细管电泳抗体分析系统和多模式检测及专业试剂盒可大大降低该环节的技术成本。另外，随着医疗大数据时代的到来，PerkinElmer Signal数据挖掘分析系统，结合高质量显微成像技术和数字定量病理智能算法，为基础研究到临床实践的转化进一步助力加速。该应用方案将涵盖： 体外抗体高通量筛选及优化体外抗体功能性评价及研究动物活体水平抗体治疗评价临床组织病理抗体诊断治疗详情请点击样本封面下载生物大分子制药整体解决方案样本：关于珀金埃尔默：作为全球领先的科研仪器和服务提供商，珀金埃尔默公司致力于为创建更为健康的世界而不懈努力。我们的业务涵盖医学诊断、科研和分析仪器等。我们在全球拥有11000名专业技术人员，时刻准备着为客户提供最优质的服务，帮助客户解决各项科学难题。我们在分析检测、医学成像、信息技术和售后服务方面的专业知识，以及深入的市场洞察力，可协助客户为改善我们的生活环境而不懈探索。2017年，珀金埃尔默年应收达23亿美元，为超过150个国家和地区提供服务，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默公司的信息，请访问PerkinElmer官方网站www.perkinelmer.com.cn

科技部5月10日发布《“生物大分子与微生物组”重点专项2021年度项目申报指南》，拟安排国拨经费概算 4.98亿元支持29个项目，其中涉及质谱、冷冻电镜、单细胞分选和测序设备、核磁共振波谱仪等多个仪器相关项目。原文如下：“生物大分子与微生物组”重点专项2021年度项目申报指南　　为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研发计划启动实施“生物大分子与微生物组”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布 2021 年度项目申报指南。　　本重点专项总体目标是：围绕我国经济与社会发展的重大战略需求和重大科技问题，结合生物大分子和微生物组研究的前沿发展态势，开展战略性、基础性、前瞻性研究，增强我国在生物大分子和微生物组研究的核心竞争力，产出国际领先、具有长远影响的标志性工作，实现重点领域对国际前沿的引领，在原创性基础和理论研究中取得突破，为人口健康、生物医药、农业与环境、生物安全等领域提供理论支持和技术支撑。　　2021 年度指南围绕生物大分子与生命活动维持及调控关系等方面的基本科学原理、标准微生物组及其与宿主/环境作用对生命活动影响的原理与机制、结构生物学、蛋白质组学等方向的新技术和新方法等 3 个重点任务进行部署，拟支持 18 个项目，拟安排国拨经费概算 4.43 亿元。同时，拟支持 11 个青年科学家项目，拟安排国拨经费概算 5500 万元，每个项目 500 万元。　　项目统一按指南二级标题(如 1.1)的指南方向申报。同一指南方向下，原则上只支持 1 项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同时，可同时支持 2 项，并建立动态调整机制，根据中期评估结果，再择优继续支持。　　申报单位根据指南支持方向，围绕重大科学问题和关键技术进行设计。项目应整体申报，须覆盖相应指南方向的全部内容。项目执行期一般为 5 年。一般项目下设课题数原则上不超过 4 个，每个项目参与单位总数不超过 6 家。项目设 1 名负责人，每个课题设 1 名负责人。　　青年科学家项目支持青年科研人员承担国家科研任务，本指南所有方向均可作为青年科学家项目组织申报，但不受研究内容和考核指标限制。青年科学家项目不再下设课题，项目参与单位总数不超过 3 家。项目设 1 名项目负责人，青年科学家项目负责人年龄要求，男性应为 1986 年 1 月 1 日以后出生，女性应为 1983年 1 月 1 日以后出生，原则上团队其他参与人员年龄要求同上。　　本专项所有涉及人体被试和人类遗传资源的科学研究，须尊重生命伦理准则，遵守《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》《中华人民共和国人类遗传资源管理暂行办法》《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》等国家相关规定，严格遵循技术标准和伦理规范。涉及实验动物和动物实验，要遵守国家实验动物管理的法律、法规、技术标准及有关规定，使用合格实验动物，在合格设施内进行动物实验，保证实验过程合法，实验结果真实、有效，并通过实验动物福利和伦理审查。涉及病原微生物的活动要严格遵守《生物安全法》和《病原微生物实验室生物安全管理条例》有关规定。　　本专项 2021 年度项目申报指南如下。　　1. 生物大分子与生命活动维持及调控关系等方面的基本科学原理　　1.1 真核生物基因转录调控蛋白质机器的结构与功能　　围绕真核生物基因转录调控，发现参与真核生物基因转录调控的新型蛋白质机器，研究基因转录各阶段关键蛋白质机器的组成、结构、功能及调控的分子机制，研究共转录染色质修饰对转录的调控和分子机制，揭示真核生物基因转录的基本原理，发展针对真核生物基因转录调控过程的干预手段。　　1.2 泛素化修饰关键蛋白质机器调控疾病发生发展的功能机制　　围绕严重威胁我国居民健康的消化系统肿瘤(如肝癌、肠癌等)发生发展过程中的炎症、免疫和代谢微环境稳态维持及失衡，发现参与稳态调控的蛋白质泛素化修饰相关的新型蛋白质机器，研究其结构、功能、动态变化及与疾病的关系，发展基于泛素化修饰和蛋白质降解的靶向干预手段。　　1.3 生物大分子调控生物膜完整性的功能机制　　围绕生物膜的时空变化规律，研究细胞内膜系统完整性的稳态调控机制，研究生物大分子介导内膜系统完整性维持、膜损伤的修复机制、膜完整性的动态变化机制，研究生物膜完整性动态变化对生物大分子的影响，研究生物膜完整性维持的生理意义，发展和优化运用于内膜系统完整性监控的技术，发展生物膜稳态维持的新型干预手段。　　1.4 哺乳动物细胞命运决定过程中生物大分子互作网络的系统演化规律　　围绕哺乳动物细胞命运决定过程，发展超高分辨率的细胞谱系追踪技术，研究哺乳动物发育中的细胞命运决定过程 研究细胞命运决定过程中生物大分子互作网络的定量表征、数学模型及其转变规律 研究细胞命运的分子互作网络对脏器发育鲁棒性的贡献。　　1.5 重要生物的多维蛋白质组精细图谱和动态网络　　针对重要经济农作物或高等模式生物，在蛋白质表达、合成、降解、修饰、互作等多维层面，绘制具有时空特性的组织/器官蛋白质组精细图谱，并且通过基于人工智能算法的自然语言处理，重构生命体系中的动态网络，建立蛋白质组数据与知识分享平台。　　1.6 环形 RNA加工代谢与功能协调　　研究环形 RNA 在生理和病理条件下的加工、结构、翻译和降解特性，阐明环形 RNA 生成、代谢和调控过程及其与蛋白质机器的作用机制，揭示环形 RNA 在神经发育、天然免疫及细胞代谢系统中的调控功能和机制。　　1.7 恶性肿瘤发展中的生物大分子网络及机制　　研究功能性 RNA、蛋白质等生物大分子在肿瘤细胞恶性转化和可塑性调控等过程中的功能机制，研究生物大分子与基因表达调控、炎症信号转导、临床耐药等相关的网络及分子机制，发展生物大分子在诊断分型和防治中的应用技术。　　1.8 植物免疫过程中生物大分子的作用机制和应用研究　　围绕植物对病原微生物的感受和识别，阐明植物免疫受体、信号编码器、感受器及其高级组装结构等生物大分子的关键作用机制，研究植物离子转运与植物响应危险因子的早期信号途径，挖掘可能应用于作物育种的新型抗病生物大分子及其功能，发展基于植物免疫受体、编码器、感受器等大分子的作物抗病新技术。　　1.9 新型冠状病毒重塑宿主细胞关键细胞器的机制研究　　揭示新型冠状病毒在宿主细胞内用于复制的膜状结构的形成机理 研究病毒从复制、蛋白质合成、装配到释放的细胞内系统路径，以及病毒逃避胞内自噬降解的分子基础和机制 阐明病毒对关键细胞器及相关生物大分子产生影响的分子机制。　　1.10 结核分枝杆菌感染和致病过程中的蛋白质机器研究　　针对结核分枝杆菌等重要分枝杆菌感染、致病、耐药等重要生理过程相关的关键蛋白质机器，研究其组成、结构、功能及调控机制 研究分枝杆菌与宿主免疫系统相互作用的特征 发现针对蛋白质机器的新型抑制剂，并阐释其分子机制 发展针对结核病的新型诊断、治疗、预防手段。　　2. 标准微生物组及其与宿主/ 环境作用对生命活动影响的原理与机制　　2.1 健康人微生物组库和特征解析　　建立全国范围不同地区的不同生活环境、不同饮食习惯、不同年龄段万人级队列，建立标准化的微生物组样本库和共享体系，获得微生物组及基因组基线大数据库 研究中国健康人群的微生物组特征，及其与遗传、生活环境及饮食习惯等因素的关系。　　2.2 人体肠道微生物组稳态平衡及其失衡调控重大疾病的分子机制　　研究维持健康人群肠道微生物组稳态平衡和可塑性的机制，鉴定核心菌群和基本特征，发现菌群来源的活性分子和宿主应答信号通路 围绕肠道微生物组调控宿主代谢、免疫等生理过程并影响相关疾病(如糖尿病等)发生发展，阐明肠道微生物组失衡调控相关疾病的分子机制, 发展治疗疾病的新手段。　　2.3 微生物组与药物交互作用影响疗效及安全性的分子机制　　发展元基因组和代谢组的时空分析技术，研究药物调控微生物代谢及代谢信号传递机理 解析微生物组对临床常用药物体内代谢和处置过程的影响，揭示微生物组代谢药物的功能酶系、代谢途径及内源代谢通路的整合作用与机理 鉴定影响药物临床疗效和安全性的关键菌谱，建立预测个体对药物响应的模型，为精准治疗提供科学依据。　　2.4 微生物组学新技术及实验动物体系　　发展微生物单细胞成像与物种快速鉴定、单细胞分选和测序、微生物培养、跨尺度微生物组数据分析、元基因组功能注释与可视化等的共性创新技术 建立用于微生物组研究的规范化无菌动物技术体系和动物模型，并用于相关疾病的研究。　　2.5 病原微生物感染过程中的宿主免疫机制　　围绕病原微生物感染过程，建立宿主免疫在感染和预后期的多维度动态图谱，研究宿主免疫持续时间、免疫效应强度差异的生物学和分子机制，研究病原微生物新发突变对既存抗体免疫效果的影响，发展针对宿主免疫的调控靶标和新手段。　　3. 结构生物学、蛋白质组学等方向的新技术和新方法　　3.1 面向超大蛋白质机器结构研究的整合性技术方法　　基于冷冻电镜技术、X 射线晶体学和核磁共振波谱学等结构生物学方法，并结合质谱、小角散射、超高分辨率荧光显微镜、人工智能及其他新技术，开发整合性的多尺度结构研究技术体系，用于研究重要生理病理过程中的关键蛋白质机器的高分辨率三维结构、在体结构或者动态变化等。　　3.2 蛋白质组与生物大分子互作的时空分析新方法　　发展细胞表面蛋白质组与外源性生物大分子动态相互作用的鉴定方法 发展细胞内蛋白质变体及复合物的动态表征技术 发展活细胞中亚细胞器定位的蛋白质相互作用规模化鉴定方法 建立蛋白质组与核酸原位相互作用位点的动态表征技术。　　3.3 大队列临床蛋白质组研究关键技术　　面向中国人群高发肿瘤的临床大队列样本与基于质谱的蛋白质组分析，发展快速可配置、标准化、高稳定、全面质控，智能化的样本制备流水线 发展基于深度学习的融合型质谱数据采集与分析方法，实现微量临床样品的蛋白质组深度覆盖与精准定量，建立标准化输出格式 发展基于人工智能的多层次信息学整合分析新技术及标准 建立包含模型、标准库、工作流、实验设计等在内的高质量蛋白质组学研究辅助知识库系统。　　附件5-“生物大分子与微生物组”重点专项2021年度项目申报指南.pdf　　形式审查条件要求.pdf　　指南编制专家名单.pdf

1月28日，科技部发布关于对“十四五”国家重点研发计划“数学和应用研究”、“干细胞研究与器官修复”、“生物大分子与微生物组”、“物态调控”、“国家质量基础设施体系”、“基础科研条件与重大科学仪器设备开发”等6个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知。　　征求意见时间为2021年1月29日至2021年2月12日，修改意见需于2月12日24点之前发至电子邮箱。联系方式：jcs_zdxmc@most.cn（数学和应用研究、干细胞研究与器官修复、生物大分子与微生物组、物态调控）　　其中“生物大分子与微生物组”重点专项围绕我国经济与社会发展的重大战略需求和重大科技问题，结合生物大分子和微生物组研究的前沿发展态势，开展战略性、基础性、前瞻性研究，增强我国在生物大分子和微生物组 研究的核心竞争力，产出国际领先、具有长远影响的标志性工作， 实现重点领域对国际前沿的引领，在原创性基础和理论研究中取得突破，为人口健康、生物医药、农业与环境、生物安全等领域 提供理论支持和技术支撑。　　2021 年专项拟优先支持 19 个研究方向，同一指南方向下，原则上只支持 1 项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线 明显不同时，可同时支持 2 项，并建立动态调整机制，根据 中期评估结果，再择优继续支持。　　申报单位根据指南支持方向，围绕重大科学问题和关键 技术进行设计。项目应整体申报，须覆盖相应指南方向的全 部内容。项目执行期一般为 5 年。一般项目下设课题数原则 上不超过 4 个，每个项目所含单位数不超过 6 家。 青年科学家项目支持 35 周岁以下青年科研人员承担国 2 家科研任务，可参考指南支持方向组织项目申报，但不受研 究内容限制。青年科学家项目不设课题。1.生物大分子与生命活动维持及调控关系等方面的基本科学原理1.1 真核生物基因转录调控蛋白质机器的结构与功能 围绕真核生物基因转录调控，发现参与真核生物基因转 录调控的新型蛋白质机器，研究基因转录各阶段关键蛋白质机器的组成、结构、功能及调控的分子机制，研究共转录染 色质修饰对转录的调控和分子机制，揭示真核生物基因转录 的基本原理，发展针对真核生物基因转录调控过程的干预手段。 1.2 泛素化修饰关键蛋白质机器调控疾病发生发展的功能机制 围绕严重威胁我国居民健康的消化系统肿瘤(如肝癌、肠癌等)发生发展过程中的炎症、免疫和代谢微环境稳态维 3 持及失衡，发现参与稳态调控的蛋白质泛素化修饰相关的新型蛋白质机器，研究其结构、功能、动态变化及与疾病的关 系，发展基于泛素化修饰和蛋白质降解的靶向干预手段。 1.3 生物大分子调控生物膜完整性的功能机制围绕生物膜的时空变化规律，研究细胞内膜系统完整性 的稳态调控机制，研究生物大分子介导内膜系统完整性维持、 膜损伤的修复机制，研究生物膜完整性维持的生理意义，发展和优化运用于内膜系统完整性监控的技术，发展生物膜稳 态维持的新型干预手段。　　1.4 哺乳动物细胞命运决定过程中生物大分子互作网络的系统演化规律 围绕哺乳动物细胞命运决定过程，发展超高分辨率的细 胞谱系追踪技术，研究哺乳动物发育中的细胞命运决定过程 研究细胞命运决定过程中生物大分子互作网络的定量表征、数学模型及其转变规律 研究细胞命运的分子互作网络对脏 器发育鲁棒性的贡献。 1.5 重要生物的多维蛋白质组精细图谱和动态网络针对重要经济农作物或高等模式生物，在蛋白质表达、 合成、降解、修饰、互作等多维层面，绘制具有时空特性的 组织/器官蛋白质组精细图谱，并且通过基于人工智能算法的自然语言处理，重构生命体系中的动态网络，建立蛋白质组 数据与知识分享平台。 1.6 环形 RNA 加工代谢与功能调控 研究环形 RNA 在生理和病理条件下的加工、结构、翻 译和降解特性，阐明环形 RNA 生成、代谢和调控过程及其与蛋白质机器的作用机制，揭示环形 RNA 在神经发育、天 然免疫及细胞代谢系统中的调控功能和机制。 1.7 恶性肿瘤发展中的生物大分子网络及机制　　研究功能性 RNA、蛋白质机器等生物大分子在肿瘤细胞恶性转化和可塑性调控等过程中的功能机制，研究生物大分 子与基因表达调控、炎症信号转导、临床耐药等相关的网络 及分子机制，发展生物大分子在诊断分型和防治中的应用技术。 1.8 植物免疫过程中生物大分子的作用机制和应用研究 围绕植物对病原微生物的感受和识别，阐明植物免疫受 体、信号编码器、感受器及其高级组装结构等生物大分子的关键作用机制，研究植物离子转运与植物响应危险因子的早 期信号途径，挖掘可能应用于作物育种的新型抗病生物大分 子及其功能，发展基于植物免疫受体、编码器、感受器等大分子的作物抗病新技术。 1.9 新型冠状病毒重塑宿主细胞关键细胞器的机制研究 揭示新型冠状病毒在宿主细胞内用于复制的膜状结构的形成机理 研究病毒从复制、蛋白质合成、装配到释放的 细胞内系统路径，以及病毒逃避胞内自噬降解的分子基础和 机制 阐明病毒对关键细胞器产生影响的分子机制。 1.10 结核分枝杆菌感染和致病过程中的蛋白质机器研究 针对结核分枝杆菌等重要分枝杆菌感染、致病、耐药相 关的关键蛋白质机器，研究其组成、结构、功能及调控机制 研究分枝杆菌与宿主免疫系统相互作用的特征 发展针对结 核病的新型诊断、治疗、预防手段。 2. 标准微生物组及其与宿主/环境作用对生命活动影响的原理与机制 2.1 健康人微生物组库和特征解析建立全国范围不同地区的不同生活环境、不同饮食习惯、 不同年龄段万人级队列，建立标准化的微生物组样本库和共 享体系，获得微生物组及基因组基线大数据库 研究中国健康人群的微生物组特征，及其与遗传、生活环境及饮食习惯 等因素的关系。 2.2 人体肠道微生物组稳态平衡及其失衡调控重大疾病的分子机制　　研究维持健康人群肠道微生物组稳态平衡和可塑性的 机制，鉴定核心菌群和基本特征，发现菌群来源的活性分子和宿主应答信号通路 围绕肠道微生物组调控宿主代谢、免 疫等生理过程并影响相关疾病(如糖尿病等)发生发展，阐明肠道微生物组失衡调控相关疾病的分子机制, 发展治疗疾 病的新手段。2.3 微生物组与药物交互作用影响疗效及安全性的分子机制 发展元基因组和代谢组的时空分析技术，研究药物调控 微生物代谢及代谢信号传递机理 解析微生物组对临床常用 药物体内代谢和处置过程的影响，揭示微生物组代谢药物的功能酶系、代谢途径及内源代谢通路的整合作用与机理 鉴 定影响药物临床疗效和安全性的关键菌谱，建立预测个体对 药物响应的模型，为精准治疗提供科学依据。 2.4 微生物组学新技术及实验动物体系 发展微生物单细胞成像与物种快速鉴定、单细胞分选和 测序、微生物培养、跨尺度微生物组数据分析、元基因组功能注释与可视化等的共性创新技术 建立用于微生物组研究 的实验小鼠等规范化无菌动物技术体系和动物模型，并用于 相关疾病的研究。 2.5 病原微生物感染过程中的宿主免疫机制 围绕病原微生物感染过程，建立宿主免疫在感染和预后 期的多维度动态图谱，研究宿主免疫持续时间、免疫效应强度差异的生物学和分子机制，研究病原微生物新发突变对既 存抗体免疫效果的影响，发展针对宿主免疫的调控靶标和新手段。 3. 结构生物学、蛋白质组学等方向的新技术和新方法 3.1 面向超大蛋白质机器结构研究的整合性技术方法 基于冷冻电镜技术、X 射线晶体学和核磁共振波谱学等 结构生物学方法，并结合质谱、小角散射、超高分辨率荧光 显微镜、人工智能及其他新技术，开发整合性的多尺度结构研究技术体系，用于研究重要生理病理过程中的关键蛋白质 机器的高分辨率三维结构、在体结构或者动态变化等。 3.2 蛋白质组与生物大分子互作的时空分析新方法发展细胞表面蛋白质组与外源性生物大分子动态相互 作用的鉴定方法 发展细胞内蛋白质变体及复合物的动态表 征技术 发展活细胞中亚细胞器定位的蛋白质相互作用规模 化鉴定方法 建立蛋白质组与 RNA 原位相互作用位点的动 态表征技术。 3.3 新型生物大分子统计力场的开发与应用发展新型高效能增强取样算法、人工智能算法等技术， 发展新型非自然态统计力场、符合统计力学意义分布的蛋白 质非自然态的结构数据库等，研究增强取样算法与统计力场 在重大疾病相关的无定型蛋白结构与功能等研究上的应用。 3.4 大队列临床蛋白质组研究关键技术 面向中国人群高发肿瘤的临床大队列样本与基于质谱 的蛋白质组分析，发展快速可配置、标准化、高稳定、全面质控，智能化的样本制备流水线 发展基于深度学习的融合 型质谱数据采集与分析方法，实现微量临床样品的蛋白质组 深度覆盖与精准定量，建立标准化输出格式 发展基于人工智能的多层次信息学整合分析新技术及标准 建立包含模型、标准库、工作流、实验设计等在内的高质量蛋白质组学研究辅助知识库系统。

根据2021年度国家重点研发计划重点专项评审工作安排，科技部高技术研究发展中心于2021年7月30日至8月8日组织开展了“十四五”“生物大分子与微生物组”重点专项项目预评审。此次评审采用网络评审方式，评审专家按照国家科技计划项目评审专家选取和使用的统一要求，从国家科技专家库中产生，共79人。根据《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》(国发〔2014〕11号)文件精神和中央办公厅、国务院办公厅印发《关于优化项目评审、人才评价、机构评估改革的意见》(中办发〔2018〕37号)等文件精神，现将预评审专家名单予以公布，公示期为2021年8月12日至8月16日。　　生物大分子1组：泛素化修饰关键蛋白质机器调控疾病发生发展的功能机制(指南1.2)序 号姓 名单位名称1余 佳中国医学科学院基础医学研究所2邱小波北京师范大学3黄 方中国石油大学（华东）4周 政中国科学院生物物理研究所5陈 翔中南大学6王洪睿厦门大学7田 聆上海交通大学　　生物大分子2组：恶性肿瘤发展中的生物大分子网络及机制(指南1.7)序 号姓 名单位名称1宋献军中国科学院植物研究所2孙中生中国科学院动物研究所3杜 冰华东师范大学4马瑜婷苏州系统医学研究所5李爱玲中国人民解放军军事科学院军事医学研究院6张正东南京医科大学7卫涛涛中国科学院生物物理研究所　　生物大分子3组：结核分枝杆菌感染和致病过程中的蛋白质机器研究(指南1.10)序 号姓 名单位名称1沈张奇中国农业大学2周铁丽温州医科大学3何正国华中农业大学4王 辉北京大学5戴桂馥郑州大学6东秀珠中国科学院微生物研究所7包 锐四川大学　　生物大分子4组：人体肠道微生物组稳态平衡及其失衡调控重大疾病的分子机制(指南2.2)序 号姓 名单位名称1刘洪涛中国科学院过程工程研究所2赵方庆中国科学院动物研究所3赵国屏中国科学院上海营养与健康研究所4王昆华昆明医科大学5李剑勇中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所6苏 雄苏州大学7苏 勇南京农业大学　　生物大分子5组：微生物组与药物交互作用影响疗效及安全性的分子机制(指南2.3)序 号姓 名单位名称1乐 敏华中农业大学2卢向阳湖南农业大学3孙良丹安徽医科大学4邓贤明厦门大学5祁 超华中师范大学6蔡宗苇香港浸会大学7胡黔楠中国科学院上海营养与健康研究所　　生物大分子6组：病原微生物感染过程中的宿主免疫机制(指南2.5)序 号姓 名单位名称1陈建平四川大学2周平玉同济大学3杨 亮南方科技大学4赖玉平华东师范大学5张 烜北京医院6季延红西安交通大学7郑永唐中国科学院昆明动物研究所　　生物大分子青年1组：序 号姓 名单位名称1朱 涛中国科学技术大学2冯银刚中国科学院青岛生物能源与过程研究所3陈 铭中国科学院分子细胞科学卓越创新中心4孟 清东华大学5张 健湖南师范大学6张玉波中国农业科学院深圳农业基因组研究所7宋文芹南开大学8于益芝中国人民解放军第二军医大学　　生物大分子青年2组：序 号姓 名单位名称1王嘉寅西安交通大学2谷晓峰中国农业科学院生物技术研究所3岑 山中国医学科学院医药生物技术研究所4陈士云中国科学院武汉病毒研究所5黎 健北京医院6王 强中国科学院动物研究所7赵世民复旦大学　　生物大分子青年3组：序 号姓 名单位名称1李子刚北京大学深圳研究生院2詹启敏中国医学科学院肿瘤医院3郭全义中国人民解放军总医院4任瑞宝上海交通大学5仇子龙中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心6张华凤中国科学技术大学7邓大君北京肿瘤医院　　生物大分子青年4组：序 号姓 名单位名称1陈德昌中国人民解放军第二军医大学2贝为成华中农业大学3李 斌中国科学院上海巴斯德研究所4袁 俐石河子大学5刘宏民郑州大学6唐 贇华东理工大学7谢 鹏重庆医科大学8樊 伟中国农业科学院深圳农业基因组研究所　　生物大分子青年5组：序 号姓 名单位名称1杨 爽深圳华大生命科学研究院2黄亿华中国科学院生物物理研究所3黄 旲中国科学院上海营养与健康研究所4汪迎春中国科学院遗传与发育生物学研究所5崔宗杰北京师范大学6石 磊中国医学科学院基础医学研究所7张乃霞中国科学院上海药物研究所专项联系方式：010-68104344科技部高技术研究发展中心2021 年8月12日

生物大分子国家重点实验室2009年度开放课题申请指南　　根据国家科技部《国家重点实验室专项经费管理办法》和《生物大分子国家重点实验室开放课题管理办法》的有关规定,生物大分子国家重点实验室现公开发布2009年度开放课题申请指南。　　一、指南内容　　实验室开放课题应紧密围绕实验室重点研究方向，研究内容具有创新性。2009年实验室开放课题重点支持以下方向：　　结构生物学　　生物膜与膜蛋白　　蛋白质合成与调控　　免疫调控的分子基础　　认知与记忆的分子基础　　蛋白质药物与多肽药物　　蛋白质研究新技术与新方法　　二、申请人资格　　1.国内外研究机构和大学的具有博士学位和中级以上职称的研究人员。　　2.申请人必须与至少一位生物大分子国家重点实验室固定研究人员合作申请。　　三、实验室将根据以下四项原则优先考虑申请课题：　　1、研究课题符合生物大分子国家重点实验室的研究方向。　　2、与生物大分子国家重点实验室固定人员共同承担国家任务或合作申请重大基金。　　3、应生物大分子国家重点实验室邀请进行合作研究或指导工作。　　4、在学术上有重大价值并经学术委员会讨论通过的研究课题。　　四、申请办法　　申请者下载开放课题申请书(请登陆www.ibp.ac.cn下载)，同时填写好一式三份纸质申请书，经所在单位同意盖章后，于2009年5月30日前寄回本实验室，同时提交电子版。逾期将不予受理。　　申请的课题由生物大分子国家重点实验室审查并由学术委员会审议批准，审核结果会及时通知申请者本人及所在单位。　　五、联系方式　　联系人：李佳　　联系电话：010-64848006　　邮件地址：lijiacom@moon.ibp.ac.cn　　通讯地址：北京朝阳区大屯路15号 中国科学院生物物理研究所 4204房间　　邮政编码：100101　　生物大分子国家重点实验室　　2009年4月22日

根据国家科技部《国家重点实验室专项经费管理办法》和《生物大分子国家重点实验室开放课题管理办法》的有关规定,生物大分子国家重点实验室现公开发布2011年度开放课题申请指南。　　一、指南内容　　实验室开放课题应紧密围绕实验室重点研究方向，研究内容具有创新性。2011年实验室开放课题重点支持以下方向：　　结构生物学　　生物膜与膜蛋白　　蛋白质合成与调控　　蛋白质与多肽药物　　二、申请人资格　　1、国内外研究机构和大学的具有博士学位和中级以上职称的研究人员。　　2、申请人必须与至少一位生物大分子国家重点实验室固定研究人员合作申请。　　三、实验室将根据以下四项原则优先考虑申请课题：　　1、研究课题符合生物大分子国家重点实验室的研究方向。　　2、与生物大分子国家重点实验室固定人员共同承担国家任务或合作申请重大基金。　　3、应生物大分子国家重点实验室邀请进行合作研究或指导工作。　　4、在学术上有重大价值并经学术委员会讨论通过的研究课题。　　四、申请办法　　申请者下载开放课题申请书(详见附件)，同时填写好一式三份纸质申请书，经所在单位同意盖章后，于2011年4月30日前寄回本实验室，同时提交电子版。逾期将不予受理。　　申请的课题由生物大分子国家重点实验室审查并由学术委员会审议批准，审核结果会及时通知申请者本人及所在单位。　　五、联系方式　　联系人：李佳　　联系电话：010-64889882　　邮件地址：lijiacom@moon.ibp.ac.cn　　通讯地址：北京朝阳区大屯路15号 中国科学院生物物理研究所 4204房间　　邮政编码：100101　　二〇一一年四月八日　　附件：生物大分子国家重点实验室开放课题申请书.doc

【网络会议】：生物大分子液质定量分析方法开发【讲座时间】：2015年07月09日 14:00【主讲人】：宋玉玲宋玉玲女士于岛津企业管理（中国）有限公司上海分析中心，担当液质应用工程师，在液质技术相关的生物分析及大分子分析方面具有丰富的经验，多年从事复杂生物基质中多肽类药物分析方法开发、蛋白定量方法建立等工作。【会议介绍】 在复杂生物体系中蛋白药物定量研究的手段中，与传统的ELISA方法相比，利用LC-MS/MS对抗体药物进行定量分析的方法具有更好选择性，并且能够实现代谢产物的同时分析，为抗体药物的药代动力学分析提供了一种有效的研究手段。 对于复杂生物样本中的痕量蛋白检测，简化方法开发过程、提高分析灵敏度、获得好的重现性是普遍关注的热点，在此介绍岛津最新开发的蛋白定量技术，以蛋白定量方法开发过程、蛋白定向酶解技术、氧鎓离子技术在糖蛋白分析中的应用等展开介绍。--------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名并参会用户有机会获得100元手机充值卡一张哦~3、报名截止时间：2015年07月09日 13:304、报名参会：http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/meetingInsidePage/15065、报名及参会咨询：QQ群&mdash 379196738

2015年6月16日，SCIEX今天推出了BioBA方案，这一新的解决方案可以收集所有组件信息，在生物药分析领域的科学家完全可以用生物分析法来代替传统的小分子分析法，并且可以产生稳定的、高重复性和高灵敏度的生物分析数据。BioBA解决方案能把复杂的生物药分析方法简化，让生物分析专家和非生物分析专家都能方便使用。　　BioBA解决方案包括前处理试剂盒，全自动的样品处理系统，一台具备优异分辨度的液相色谱和一台高灵敏度的三重四极杆质谱系统，及其符合生物分析行业标准的软件。该解决方案是由SCIEX公司的生物分析专业技术人员和世界各地的专家团队共同打造的。　　随着越来越多的机构向生物分析法发展，科学家面临着诸多新的挑战。在他们之前的研究中并没有涉及到定性和定量分析生物大分子比如多肽，蛋白质，单克隆抗体，抗体药物等。SCIEX BioBA 解决方案的推出解决了这一难题，并且大大降低了分析成本，如不必通过优化软硬件参数即可获得稳定的、重复性好的、高灵敏度的生物大分子分析方法。　　&ldquo BioBA解决方案是一个综合方案，可以使所有使用生物分析法的客户从小分子生物法研究无缝过渡到生物大分子研究。&rdquo SCIEX 公司制药部门高级总监Joe Fox说，&ldquo 这个解决方案在研究生物大分子和小分子时同样具有优势，都可以节省时间并提高效率。&rdquo 　　在与SCIEX公司技术团队的合作下，科学家们可以开发出最佳的LC-MS方法，在专业指导和丰富数据库的帮助下，可以很快提高专业研究水平。　　SCIEX 医学总监Gary Impey博士说，我们利用先进的 LC-MS 分析技术给我们的客户带来新的解决方案，BioBA兑现了我们的承诺，帮助更多生物大分子客户选择合适的分析手段并且在尽可能短时间内得到答案。　　即开即用的样品制备试剂盒可最大程度简化样品提取过程，而全自动化样品处理系统能够提高样品分析的精密度和准确度，并且节省时间。一流的LC技术提供了极佳的分辨率，实现了对复杂样品的分离，最高灵敏度的三重四极杆质谱提供了定量分析生物药的稳定性和灵敏性。软件系统提供了简单的生物药的方法开发技术，可快速进行数据采集分析，并完全符合法规实验室的所有需求。

7月5日到6日，生物大分子国家重点实验室2010年度夏季战略研讨会在生物物理研究所召开。实验室名誉主任梁栋材院士、杨福愉院士，学术委员会主任王志珍院士，常文瑞院士、王大成院士、陈润生院士，以及实验室固定PI、新引进成员、课题组学术骨干、研究生以及生物物理研究所朱美玉副所长和管理支撑部门负责人等100余人参加了会议。　　2011年，实验室将迎来生命领域国家重点实验室评估。由于2006年免评而获得优秀，我实验室距上次正式评估已经近10年。在这10年间，实验室在学科方向、人才队伍、科研条件等方面取得了长足发展，创新能力显著提升，产出了一批系列重要成果。此次会议旨在进一步凝练学科方向和重大科学问题，总结学术成果，为迎接明年的评估做好充分的准备。研讨会现场　　会议由实验室主任徐涛研究员主持。实验室名誉主任杨福愉院士、梁栋材院士，实验室学术委员会主任王志珍院士在大会上发表了讲话。杨福愉院士首先回顾了生物大分子实验室从申请、建设到蓬勃发展的历史。实验室申请建设之初，就面临着众多实力强劲的竞争对手 在邹承鲁、梁栋材、杨福愉三位先生的共同努力下，最终科技部于1988年批准由生物物理研究所建设生物大分子国家重点实验室。1991年1月，实验室正式通过验收。1991年11月，实验室破格第一次参加评估就获得了优秀。自此，实验室在历次评估都获得了优秀。杨福愉院士总结了实验室成功建设的体会，即方向明确，队伍适中，积极贯彻开放、流动原则，严格按规章制度办事等。梁栋材院士指出，实验室的人员要在其位，谋其政，要由作为实验室一员的责任感好使命感，切实为实验室作出应有的贡献。王志珍院士在讲话中谈到，实验室的成员要将自己的命运与实验室的发展紧密相连，要与实验室共同奋斗、荣辱与共 实验室要有强烈的使命感，作为国家蛋白质科学研究整体队伍的一部分，要在蛋白质计划中发挥引领和骨干作用。　　随后实验室主任徐涛和副主任许瑞明分别做了关于实验室发展建设的思考。徐涛从中国目前整体的科研发展态势、国内以及科学院的政策导向、研究所和实验室发展态势三个方面来阐述了实验室今后的发展思路。他指出，实验室今后应从学科领域、国家需求、技术平台三个坐标构成的三维空间去谋划确立重点实验室的战略布局 实验室目前面临着强劲的外部竞争，明年的评估形式严峻，我们必须精心准备。　　许瑞明从实验室今后人员的进入退出机制、实验室团队建设、实验室学术氛围营造等方面阐述了今后实验室机制体制建设的一些新举措。　　随后，按照实验室前期凝练的四个研究方向，即蛋白质合成与调控、生物膜与膜蛋白、结构生物学、蛋白质与多肽药物，分别进行了报告和讨论。四个方向召集人龚为民、徐涛、许瑞明和阎锡蕴研究员主要阐述了本研究方向的研究现状和发展规划 随后，陈润生院士、柯莎、江涛、刘志杰、秦志海、梁伟等老师讲述了本研究方向在近年来取得的一系列成果 新引进人才李国红、张凯、冯巍研究员主要就自己的研究方向和今后研究思路向大家进行了介绍。报告和交流过程中，台上与台下积极互动，提问与回答交相呼应，形成了极好的学术交流气氛，参会人员都抓紧这难得的机会，互相切磋，意犹未尽。　　7月6日上午，首先按照研究方向进行了分组讨论。随后，实验室全体PI再次齐聚一堂，就各个方向凝练的重要科学问题，实验室今后发展的体制机制改革等问题进行了热烈的交流和讨论。下午，召开了由实验室主任、副主任、院士参加的主任扩大会，千人计划引进人才吴瑛教授参加了会议，进一步明确了实验室研究方向和重大科学问题，对实验室下一阶段工作进行了讨论。　　本次年会日程紧张有序，报告精彩，互动性强，对于大分子国家重点实验室的学科交叉、课题组间的合作交流起到了良好的促进作用。同时，通过各个研究方向的充分交流和研讨，凝练出了若干个重要科学问题，使实验室今后研究发展思路愈加清晰，为迎接明年实验室评估奠定了良好的基础。相信通过实验室人员的共同努力，实验室的明天会更美好!

近日，中国科学院上海药物研究所药物发现与设计中心罗成研究员团队与大连化物所生物技术研究部生物分子结构表征新方法研究组王方军研究员团队合作，通过整合赖氨酸反应性分析质谱（LRP-MS）和非变性质谱（nMS）的结构质谱策略，发现了小分子抑制剂SR-4835诱导细胞周期蛋白依赖性激酶12/13-细胞周期蛋白K复合物（CDK12/CDK13-Cyclin K）变构激活解离的抑制新机制，为CDK12/CDK13小分子抑制剂的理性设计开拓了新思路。2023年5月19日，该工作以“Structural Mass Spectrometry Probes the Inhibitor-Induced Allosteric Activation of CDK12/CDK13-Cyclin K Dissociation”为题，发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。CDK12和CDK13在转录和mRNA加工中发挥重要的调节作用，靶向抑制CDK12和CDK13已在体外模型中被证明是多种癌症治疗的有效手段。但是还没有CDK12/CDK13的小分子抑制剂被批准在临床使用。目前仍然缺乏对小分子抑制动态相互作用分子机制进行高通量表征的方法，极大限制了CDK12/CDK13抑制剂的理性设计和相关药物研发。在本工作中，合作团队发展了整合LRP-MS和nMS的结构质谱策略，系统研究了多种小分子抑制剂调控下CDK12/CDK13-Cyclin K复合物的动态构象变化和整体蛋白组装。研究团队通过前期发展的LRP-MS策略获得了包括抑制剂结合口袋、结合强度、界面分子细节和动态构象变化在内的分子作用结构信息；发现SR-4835能够使CDK12/CDK13-Cyclin K相互作用界面赖氨酸标记反应性（溶剂可及性）显著增大，推测其诱导了CDK12/CDK13-Cyclin K复合物的解离。进一步，利用自主研发的高灵敏度静态电喷雾离子源和nMS分析证明了SR-4835能够有效减弱CDK12/CDK13-Cyclin K的相互作用，并通过免疫共沉淀试验在活体细胞水平进行了验证。相关研究结果展示了LRP-MS整合nMS在分子水平评估和理性设计激酶抑制剂的巨大潜力。 图1.赖氨酸反应性分析质谱研究CDK12/CDK13-Cyclin K变构机制王方军团队致力于发展生物大分子质谱新仪器和新方法，在大连相干光源搭建了高能紫外激光解离—串联质谱仪器，已在蛋白质及其复合物动态结构和相互作用的质谱分析中取得了系列研究进展（J.Am.Chem.Soc.，2023；Cell Chem.Biol.，2022；CCS Chem.，2022；Chem.Sci.，2021）。罗成团队基于药物设计和化学生物学技术，在蛋白质动态调控与创新药物早期发现取得系列研究进展(Nature,2021 Cancer Cell,2023 Nature Communi,2022等)。该工作的共同第一作者为大连化物所1822组联合培养硕士研究生白玉、刘哲益副研究员以及南京中医药大学/上海药物研究所联合培养博士研究生李元卿。该工作的通讯作者为王方军研究员与罗成研究员。项目获得科技部前沿生物重点专项、基金委、中科院和临港实验室等项目的资助。

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的，研究生物分子间的相互作用，可以从分子水平上了解生命现象，从而阐明生命活动的机理，发现生命的本质。大分子相互作用仪作为分子互作的重要研究工具，在生命科学、临床医学、食品安全、环境检测和药物筛选及相关药物动力学检测等研究中发挥了重要作用。随着检测分子间相互作用技术的迭代与创新，市面上出现了各种品牌型号的大分子相互作用仪，其技术原理主要包括表面等离子共振技术（SPR技术）、生物膜干涉技术（BLI技术）和微量热泳动技术（MST技术）等，那么如何挑选一款真正符合自己需要的大分子相互作用仪成为了一道难题，接下来，小编根据检测技术进行分类，遴选推荐一些靠谱品牌型号，以飨读者。首先是基于表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)技术研发的大分子相互作用仪。1.Biacore 8K/8K+生物分子相互作用分析系统▲Biacore 8K/8K+生物分子相互作用分析系统（ 点击查看 ）Cytiva（思拓凡）公司推出的Biacore 8K/8K+生物分子相互作用分析系统正是基于SPR技术研发的，该产品能够满足化药于生物新药的高通量筛选及表征，16组检测通道，8根进样针平行分析；高灵敏度，可用于小分子量样品、超低偶联和低浓度样品的分析检测；8K可实现60小时无人值守作业，8K+可实现72小时无人值守作业；4-40℃样品仓控温，支持96/384孔板。自1990年至今，Biacore经历了30多年的发展，已成为分子互作的“金标准”和基础科研及药物开发的工具。2.HORIBA OpenPlex表面等离子体共振成像仪▲HORIBA OpenPlex 表面等离子体共振成像仪（ 点击查看 ）法国HORIBA scientific公司将等离子体共振技术、成像技术和微阵列芯片技术进行结合，研发出一次能够获取百种生物分子相互作用的信息的HORIBA OpenPlex表面等离子体共振成像仪。该产品采用阵列式检测，突破了传统通道式测量的局限，特别适用于快筛及实时成像的应用需求。此外可实时监测相互作用并获得动力学参数。 外置部件选择性灵活，可选附件包括蠕动泵、注入系统、自动脱气装置等。3.多参数表面等离子体共振分析仪 MP-SPR 220A▲多参数表面等离子体共振分析仪 MP-SPR 220A（ 点击查看 ）芬兰BioNavis公司的多参数表面等离子共振技术MP-SPR起源于芬兰国家技术研究中心，该技术技术突破了传统SPR技术的局限性，它不仅测量分子间的相互作用，而且也测高性能金属，石墨烯等材料。MP-SPR 220A可用于检测埃米至微米厚的薄层间相互作用和结构信息，并且具有附加波长的选项。4.BI-4500 表面等离子体共振仪▲BI-4500 表面等离子体共振仪（ 点击查看 ）全新的BI-4500表面等离子体激元共振(SPR)仪具有多通道流动模式，有助于对固定量低和分子量小(100 Da)的分析物的精准检测。BI-4500配备了BI-DirectFlowTM (BI-直流技术) 后，将精确的进样和几近零扩散的传质过程结合起来用于快速动力学的研究并有效地消除各种表面现象的干扰。用户可机动灵活地选择多种巧具匠心的分析模块从事诸如生命科学、电化学、气相或液相传感等研究。5.SPRm 200表面等离子体共振显微镜▲SPRm 200表面等离子体共振显微镜（ 点击查看 ）美国Biosensing Instrument公司研发的细胞原位分子互作动态分析系统SPRm 200，巧妙地将表面等离子体共振技术和光学显微镜结合为一体。SPRm200无需对观察目标进行标记，可以实时定量的进行检测，并且可同时可视化观察细胞结构和局部结合活性。此外无需提取细胞膜蛋白，即可在正常活细胞状态下观察和测量药物和膜蛋白的实时相互作用。样本容量为384*2，具有5条通道，进样体积最低为1μL。6.便携式4通道SPR仪-P4SPR▲便携式 4通道SPR仪-P4SPR（ 点击查看 ）加拿大Affinité Instruments基于SPR技术开发出新一代非标记分子相互作用分析仪P4SPR，仪器小巧，易于携带，可在用于各种户外环境中的现场检测。适用于小分子化合物、核酸、多肽、蛋白、脂类、多糖、纳米颗粒、病毒、微生物、细胞等各种样品，可4通道同时检测，实时扣除背景，自动做重复，获得可信数据。10分钟验证是否结合，并且获得亲和力和结合/解离速率，此外还可与其它仪器（HPLC,MS等）联合使用。7.Inter-Bio英柏表面等离子共振检测仪MI-S200▲Inter-Bio 英柏表面 等离子共振检测仪MI-S200（ 点击查看 ）北京英柏生物科技有限公司基于SPR技术研发的表面等离子共振检测仪MI-S200，荣获2019年度中国分析测试协会科学技术奖BCEIA金奖。MI-S200能够在各种条件下通过实时监控分子之间相互作用的全过程，从而获取结合解离动力学的过程和相关的结合解离常数等重要数据。该产品具有高灵敏度的柱面一体式传感器，自主研发的中英文控制及数据分析软件，支持个性化定制实验流程。8.表面等离子体共振仪SPR▲表面等离子体共振仪 SPR（ 点击查看 ）KEI公司成立于2012年，专注于设计并制造SPR 仪器和软件，并将其与分子间相互作用的电化学表征 (ESPR) 相结合。KEI 公司的表面等离子体共振仪SPR采用变化频率为76Hz的扫描镜改变入射光角度的方法，使光线产生4000m°的变化范围，另外配备分辨率达0.05 m°的检测器，提供更精确的测量结果。偏移角可以通过旋转手柄实现手动调节，以获得最广的动态角度范围。KEI SPR 采用开放式设计，可连接到任何其他恒电位仪/恒电流仪，同时采用进样针进样，对管道和样品无污染。其次是基于生物膜干涉（Bio-Layer Interferometry, BLI）研发的生物分子相互作用仪器。9.赛多利斯OctetR8生物分子相互作用分析系统▲赛多利斯 OctetR8 生物分子相互作用分析系统（点击查看）赛多利斯基于BLI技术研发的OctetR8生物分子相互作用分析系统，在基础研究、生物制药发现与开发、药物质量控制等应用中展现更高的灵活性，并实现更广的功能性。进行定量分析，使用浸入即读TM的生物传感器提供实时的结合常数ka、解离常数kd以及亲和力常数KD。亲和力检测范围更广，从mM（毫摩尔）至pM（皮摩尔），可实现从片段、小分子、核酸、蛋白，到病毒、细菌、细胞等各类生物分子亲和力的检测。没有液流系统，不存在堵塞风险，即可即用，无需对仪器进行清洗和复杂维护，大大降低维护成本。兼容粗提样本，无需进行样品预处理（如纯化、标记等）。近年来，基于微量热泳动（MicroScale Thermophoresis, MST）技术开发的大分子相互作用仪也开始纷纷亮相。10.NanoTemper 新一代生物分子互作检测仪 Monolith▲NanoTemper 新一代生物分子互作检测仪 Monolith（ 点击查看 ）德国 NanoTemper 公司于2020年推出的新一代生物分子互作检测仪Monolith系列，提供更加简捷、快速并精准分析生物分子相互作用的分析方法。新一代Monolith系列是基于MST技术研发的新平台，能够实现24个样品的同时检测，精确的温度控制（20-40 °C +/-0.5 °C），具备灵活的检测方式，根据样品随意切换检测灵敏度，仅微量样品，即可在溶液中直接测定，无需固定，速度快，10分钟之内即可获得亲和力数据。随着科学技术发展，涌现了一系列新技术，比如光栅耦合干涉（GCI）技术、组分-梯度多角度光散射（CG-MALLS）技术和微流控扩散测量（MDS）技术等。近年来，基于这些新技术原理开发的大分子相互作用仪纷纷崭露头角，或能成为市场“黑马”。11. Creoptix分子相互作用仪 WAVE delta▲Creoptix 分子相互作用仪 WAVE delta（ 点击查看 ）Creoptix（瑞士）公司基于光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry , GCI）搭配微流体独特设计和Google公司研发的自动化软件研发出WAVE分子间相互检测系统，突破了SPR技术的局限性，Creoptix WAVE 系统产生的消逝波（evanescent field）仅在芯片表面与样品溶液接触，并且延长了其与样品相互作用的长度，以确保更低的信噪比(0.015pg/mm2)。凭借WAVE的低检测限，可轻松获取无标记互作分子高精度的动力学速率，亲和常数及浓度数据。即使检测丰度较低的样品，仍可确保数据不失真。兼容48，96，384板任意组合，120h无人值守运行。12.Calypso生物大分子相互作用分析仪▲Calypso 生物大分子相互作用分析仪（ 点击查看 ）美国Calypso是一个以组分-梯度多角度光散射（CG-MALLS）为基础的生物大分子间相互作用分析系统，可以快速、自动、无损、定量的表征大分子间的相互作用，具有重复性高、灵敏度高及无需样品修饰等诸多优点。Calypso分析系统无需对样品进行修饰（荧光标记、固定化等），且在溶液环境中测量，因此可以最大程度的保证样品的天然状态，得到最真实的结果，样品方便回收。该产品不仅具备智能化配样，消除了手动配样时的误差问题，而且具有快速的测定时间，半小时即可测得实验结果。13. fluidity one-W微流控扩散测量仪▲fluidity one-W 微流控扩 散测量仪（ 点击查看 ）Fluidity One-W是Fluidic Analytics公司开发的第二款产品，于2019年11月18日发布。基于微流控扩散测量（MDS）技术开发的全新技术平台，能够在溶液中、在天然状态下分析蛋白质的相互作用，不需要通过结合表面、基质或电离。Fluidity One-W测量的流体动力学半径可用于分析蛋白质复合物的结合比例，能够为疾病诊断、治疗开发和个人健康领域的研究提供很大的帮助。技术参数：测量范围（流体动力学半径）0.7-20nm范围（分子量）0.5kDa-14MDa精度±10%准确度CV10%灵敏度1nM Alexa Fluor™ 488运行参数上样量5μL运行时间小分子量蛋白质和多肽-8分钟大分子蛋白质-14分钟适用缓冲液兼容纯缓冲液以及溶菌物原液试剂盒运行容量96尺寸40*40*43cm检测方式荧光适合标记物GFP,EITC，Alexa Fluor™ 488及同等产品 以上，就是小编为大家整理的大分子相互作用仪选型推荐相关内容，更多仪器，请点击进入“大分子相互作用仪”专场。 找靠谱仪器，就上仪器信息网【选仪器】栏目。它是科学仪器行业专业导购平台，旨在帮助仪器用户快速找到需要的仪器设备。栏目囊括了分析仪器、实验室设备、生命科学仪器、物性测试仪器、光学仪器及设备等14大类仪器，1000余个仪器品类。

蛋白质是重要的疾病分子标志物和药物靶标,随着生物质谱技术以及生物信息学的飞速发展,生物大分子及蛋白组学将在后基因组时代独占螯头,开创下一个千亿级蓝海。生物大分子临床质谱（如蛋白组学、核酸检测、质谱成像等）有哪些全新的应用场景？目前已经产生哪些喜人的科研成果？作为蛋白质组学研究的核心工具平台——生物质谱近些年有哪些跨越式进步？展望蛋白组学的下一个阶段,有哪些新的机会？2月25日，在直播间，融智生物董事长、首席技术官周晓光博士将会为您一一解答。时间：2021年2月25日，14:00-14:50主题：后基因组时代的临床质谱生物大分子检测主讲人：周晓光博士 融智生物董事长、首席技术官长按识别二维码报名关于融智生物：融智生物，由资深质谱研发专家创立，是专业致力于生命科学分析仪器设备、耗材及解决方案的研发、生产、销售、服务的国家级高新技术企业，注册资本6000万元。公司在美国波士顿、北京、青岛、深圳和杭州等地布局了研发、生产、应用开发、销售、服务等分中心，与中国农业大学、中国科学院等多家科研机构建立了联合实验室，并承担了多项国家和地方科技创新研发项目。目前已拥有“宽谱定量飞行时间质谱（新一代基质辅助激光解吸飞行时间质谱）”及“微流控芯片核酸快速分析”两大技术平台。扎根国内，放眼国际，成为具有国际竞争力的生物科技企业是融智生物的经营目标，融智生物将持之以恒地为高端生命科学仪器的国产化、国人医疗健康水平的提高做出贡献。

近日，斯坦福大学化学系Richard N.Zare教授课题组在Angewandte Chemie上发表了题为“Immuno-Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry Imaging Identifies Functional Macromolecules by Using Microdroplet-Cleavable Mass Tags”的研究论文。　　解吸电喷雾电离质谱成像 (DESI-MSI) 是在常压敞开式环境下，利用电喷雾液滴对生物组织成分软电离，并将其引入质谱进行检测与可视化的一种分析技术。自DESI-MSI技术发展至今，已广泛应用于体内药物分析、临床分子诊断、空间代谢组学等生物医药研究领域，其可检测分子主要涵盖有机合成药物、内源性代谢物和脂质等分子量低于1000的小分子化合物。　　靶点研究是药物研发的重中之重，包括在疾病发生发展进程中起关键调控作用的酶、受体、转运体、离子通道等生物大分子。这些药物靶点是参与信号通路及代谢通路调控等功能的重要执行者，且与药物治疗或毒副作用有直接关联。阐明药物干预下靶点及其信号通路分子在体内分布与变化，对预测候选药物的分子靶向性、评价药效与毒性、深入理解药物作用分子机制等至关重要。然而由于上述功能生物大分子的超高分子量、低丰度和低电离效率，直接对组织样本进行蛋白质成像目前仍然是对DESI-MSI的一大挑战。　　基于免疫识别与分子标签的成像策略为DESI-MSI实现生物大分子的检测提供了一种切实可行的思路。标签分子及其裂解方式的设计是其中的核心技术问题。根据已知的微液滴化学研究报道，DESI在正模式高压电下产生的微米级水相液滴，在其气-液界面富含高浓度的质子，因此可以加速酸催化有机反应的进程。本研究设计合成了一系列苯硼酸类标签分子，在碱性条件下，将其与抗体非识别区人工修饰侧链上的半乳糖胺通过苯硼酸酯键共价结合。利用酸性电喷雾溶剂可在微秒时间内快速将苯硼酸酯键断裂的特性，实现了标签分子的在线原位释放，使得DESI-MSI 在单张组织切片上定位多个不同的功能生物大分子成为可能，实现了基于DESI质谱成像的多重免疫组化检测，本研究将这种方法被命名为“immuno-DESI-MSI”。　　苯硼酸类标签分子硼元素的引入，不仅实现了pH调控的可逆结合/释放，还使标签分子离子在质谱中具有可辨识的独特同位素分布模式(M+1基峰)。标签分子含有叔胺及季胺基团，因此具有极高的解吸电离效率，此外，标签分子中具有高度共轭的刚性平面结构，因此具有荧光发射特性，使得合成的标签分子-抗体探针，具有组织微区域可分辨的质谱成像和细胞分辨的荧光显微成像双重功能。通过常规DESI-MSI与immuno-DESI-MSI图像配准，即可关联药物、靶点、信号通路、酶以及下游代谢通路多个层次的空间关联信息。作为概念验证，本研究最后选取拉帕替尼为受试药物，探究了其对于药物靶点EGFR及其信号通路相关分子的抑制作用以及下游代谢层面的影响。　　图1. 设计的标签分子及探针结构和immuno-DESI-MSI的一般工作流程　　图 2. 免疫荧光显微镜成像 和 immuno-DESI-MSI 的交叉验证　　图3. EGFR通路中6个大分子的immuno-DESI-MSI图像及其与抗EGFR药物拉帕替尼的空间相关性分析　　图 4. 由immuno-DESI-MSI 获得的药物、靶点、信号通路和代谢组信息用于药物作用分子机制分析　　作者简介　　本研究的通讯作者为斯坦福大学化学系理查德杰尔(Richard N.Zare)教授，国际知名物理化学和分析化学家，中国科学院外籍院士，美国国家科学院院士，美国艺术与科学院院士，英国皇家学会外籍院士，欧洲科学院院士，瑞典皇家工程科学院外籍院士，发展中国家科学院院士。主要研究方向包括激光化学、微液滴化学、质谱分析等，目前重点聚焦于微液滴化学的理化性质与基础理论研究，以及微液滴在材料、合成、催化、生物医学诊断等领域的应用。本研究的第一作者宋肖炜，2017年毕业于中国医学科学院/北京协和医学院药物研究所，师从再帕尔教授，获药物分析学博士学位，研究方向为定量质谱成像分析方法及其在药物研发中的应用。2017年9月-2022年6月在复旦大学化学流动站开展博士后工作，期间于2020年1月起在斯坦福大学交流访问和继续博士后工作，主要方向为微液滴化学与常压原位电离质谱分析新方法研究。在PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Angewandte、Anal. Chem.、EBiomedicine等综合性期刊、化学、分析化学、质谱分析或生物医学类期刊以第一作者及通讯作者发表论文18篇，申请国家专利6项，主持国家自然科学基金青年基金项目1项、中国博士后基金面上项目1项。　　原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202216969

药品与我们的生活密不可分。新药研发一方面关系着全人类的健康需求，另一方面也关系着国家经济与社会的发展需求。 据权威统计，单一药物上市的成本超过十亿美元，整个过程花费约十年的时间，药物筛选的失败率高达97%。但药物筛选是新药研发中至关重要的一步，确定靶标分子及筛选模型是现代新药开发的基础。它主要有两种方式，表型筛选（Phenotypic drug discovery, PDD）和靶点筛选（Target-based drug discovery，TDD）。PDD的起点是一个化合物库或抗体库，用一个和疾病高度相关的临床前模型或者实验来筛选库中的药效，找到达到期望药效的分子再进一步优化和开发。经典的药物表型筛选更多的是基于动物疾病模型的筛选，实验选择遗传背景明确或者来源清楚的动物，例如鸡、猪、狗、猫、鼠、蛙、蛇、猴子、鱼、果蝇、线虫等。TDD则是基于对疾病和靶点机理的理解，针对某一个和疾病机理高度相关的特定的靶点，从而有针对性的设计大分子或小分子药物的研发方式。由于表型筛选无法提供活性化合物作用靶标信息, 因此需要利用化学蛋白组学回溯鉴定那些因与小分子药物直接发生作用而引起功能改变的蛋白质，在分子水平上系统揭示特定蛋白质的功能以及蛋白质与化学小分子的相互作用, 从而准确找到药物的作用靶点。旨在建立药物活性与细胞表型之间的联系，阐明药物的作用机理，一方面探究药物的脱靶效应和耐药性机制, 提高药物发现的效率；另一方面在药物研发的早期阶段预测潜在的副作用和毒性, 从而降低药物研发失败的风险。　化学蛋白质组学研究方法的一般流程是, 先将化学探针或小分子化合物与蛋白质提取液进行共孵育,然后利用亲和层析等方法将这些蛋白质分离,再通过高灵敏度的质谱鉴定, 最后对它们做进一步的生物信息学分析。1. 基于活性的蛋白质谱分析 (activity-based protein profiling, ABPP)ABPP利用基于靶酶活性的特异化学小分子探针 (activity-based probes, ABPs) 来探测功能蛋白质组, 利用活性小分子探针来识别蛋白质靶点。分子探针是指能与特定的靶分子发生特异性相互作用并能被特殊方法所检测的分子。ABP 的设计通常包括两个基本组成部分:“反应基团”和“报告基团” , 一般通过碳链或者聚乙二醇链将二者连接在一起. 反应基团通常是具有独特化学结构的亲电性化学小分子, 能够选择性地与蛋白质组中某一类蛋白酶的活性中心结合, 并与其中执行重要催化功能的亲核性氨基酸发生反应, 从而将探针分子共价地标记在靶标蛋白上。活性分子探针结构示意图2. 药物亲和致靶点稳定性（drug affinity responsive target stability，DARTS）DARTS通过对比药物处理组与DMSO对照组蛋白质酶解片段的差异，找出酶解情况不同的蛋白质，再进行结合特异性分析，找出特异结合的靶标。DARTS实验步骤这种方法的优点是, 仅依靠药物和蛋白直接结合而并不需要对小分子化合物进行修饰, 从而确定出小分子的任意靶点。因此, 可采用小分子稳定其靶蛋白的结构从而导致蛋白酶抵抗, 结合质谱分析法发现未知靶点。DARTS 可将具有生物活性的天然产物提取物在分离之前就用于靶点发现,多用来研究多靶点药理学以及复方中成药物。3.细胞热转变分析（Cellular Thermal Shift Assay，CETSA）CETSA是一种检测细胞内药物与靶蛋白结合效率的实验，其原理是靶蛋白与药物分子结合时通常会变得稳定。即随着温度的升高，蛋白会发生降解；当蛋白结合药物后，相同温度下，未降解蛋白的量会提高，该复合蛋白的热熔曲线会右移。用溶解蛋白质的量作温度的函数可以得到蛋白质的变性曲线，由此可以确定蛋白质的变性温度点或蛋白质的熔点。CETSA实验的样品来源，可以是细胞，也可以是组织样本，检测方法主要有Western blot和MS。该技术能在天然的细胞环境中进行，也无需对目标分子和蛋白进行任何修饰以及标记。CETSA实验步骤目前已证实该技术能识别许多已知的抗癌试剂的靶点，如在细胞裂解液、完整细胞或组织样本中均鉴定出多个药物的作用靶标。然而，CETSA方法不适用于高度不均匀的蛋白质或蛋白质配体结合域的结构展开，并不会诱导蛋白的聚集和变性的情况，如DNA和伴侣蛋白质的结合。有研究将cellular thermal shift assay与质谱联用（MS-CETSA），可以同时监测整个蛋白质组在药物作用下蛋白质稳定性的变化，因此可以鉴定出与药物相互作用的蛋白质，而不需要预先知道药物的作用通路或机制。MS-CETSA流程图4. 有限蛋白水解质谱（Limited Proteolysis-Mass Spectrometry，LiP-MS）LiP-MS不需要对配体进行化学修饰，就可以实现在复杂的生物环境中鉴定药物靶标。实验步骤是用低浓度的非选择性蛋白酶K进行有限的蛋白水解，优先切割蛋白质暴露在外的柔性部分(环或者未折叠部分)， 经过变性和胰蛋白酶消化后，通过LC-MS分析肽混合物。基于LiP-MS的小分子图谱靶点的发现在整个药物研发过程中起着至关重要的作用。随着现代分子生物学技术的发展和人类基因组计划的完成，出现了大量可供治疗干预的新型分子靶点，但并不是所有的靶点都能够成为与疾病有关的有效靶点，因此对新型靶点进行发现和验证便成为非常重要的工作。

色谱和质谱技术是目前最为常用、发展最为迅速的分析技术之一，被广泛应用于生命科学、生物技术、医药、食品、环境、石化等行业。 为了给广大色谱及相关领域工作者和厂商提供交流、学习和展示平台，中国化学会色谱专业委员会和北京色谱学会将在 2024 年 5 月 17-20 日在四川省泸州市举办“第十五届全国生物医药色谱质谱及相关技术学术交流会”。全国生物医药色谱及相关技术学术交流会始于 1988 年，是两年一届的系列学术会议，自 2022 年起，会议正式更名为“全国生物医药色谱质谱及相关技术学术交流会”。会议就色谱、质谱与相关技术的基础研究及其在生命科学、生物医药、食品及环境等相关领域中的最新成果进行展示与研讨，以增进生物医药色谱和质谱领域同仁的交流与合作，共同促进生物医药色谱质谱的创新与发展。作为本届交流会的金牌赞助商之一，安捷伦将携最新色谱质谱产品与相关解决方案亮相大会，并以《体积排阻-多角度激光光散射（SEC-MALS）及相关技术在生物大分子表征中的应用》为主题进行大会报告，欢迎您届时莅临参加！ ✦ 展览展示✦ 本届交流会，安捷伦展台将展示安捷伦科技最新色谱质谱产品及相关解决方案，欢迎您的莅临。会议时间2024 年 5 月 17 - 20 日会场位置四川省泸州市西南医科大学城北校区(四川省泸州市龙马潭区香林路 1 段 1 号)✦ 大会报告✦ 报告主题体积排阻-多角度激光光散射（SEC-MALS）及相关技术在生物大分子表征中的应用主讲人李功恒摘要此次报告将介绍利用安捷伦系列的大分子分析方案对生物大分子进行结构解析和研究，包括了液相色谱，体积排阻，液质联用等主流大分子解构解析的色谱质谱手段，探讨如何利用这些先进技术手段对生物大分子进行高效精准的分离分析。图 1. 安捷伦 1260 Infinity II Bio-SEC 系统✦ 免费应用资料✦ 想要进一步了解安捷伦最新生物医药相关技术方案？立即扫码获取资料。

安捷伦科技发布生物惰性液相色谱用于鉴定生物大分子和新的生物实体 2010年6月18日，北京——安捷伦科技公司（NYSE：A）今日在美国马萨诸塞州波士顿市召开的HPLC2010会议上推出1260 Infinity 生物惰性四元泵液相色谱(Bio-Inert LC) 系统，该系统用于鉴定和确认生物大分子，尤其是新的生物实体(NBEs)和治疗性单克隆抗体。 “新药研发者不断致力于确定NBEs和生物仿制药等复杂分子的安全性和有效性，我们推出的新系统正提供了能够满足不断增长的此类分析需求的完整解决方案。”安捷伦液相色谱全球市场总监 Stefan Schuette 说道，“该系统显著提高了生物大分子分析的耐用性和分析性能，还提高了生产效率，增加了正常运行时间，改善了重现性。我们相信，用户会验证新系统的成功。” 该系统是基于配置了四元泵组件的新型Agilent 1260 Infinity LC系统，使用完全惰性的无金属样品流路和非不锈钢溶剂传输通路，保护样品的完整性，并且最大程度抑制非特异性表面相互作用以及对仪器的腐蚀。该系统能耐受从pH 1 至高达pH 14 的超宽pH 范围。安捷伦还提供了一系列BioHPLC 离子交换和体积排阻色谱柱用于这些特殊种类的分析，致力于提供耐用性及重现性良好的高分离度分析性能。 标准检测器和600 bar 的高耐压为基于Bio-inert LC的所有生物分离系统带来极低的检出限和极高的分离度，无论是使用低压方法还是小颗粒高压色谱柱技术，每次分析都表现出与众不同。 新型安捷伦1260 Infinity Bio-inert LC 系统可以用于生物分析和生物纯化，分析流速和馏分收集速度可高达10 ml/min。 关于安捷伦科技公司 安捷伦科技（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，是化学分析、生命科学、电子和通讯领域的技术领导者，公司的19,000 名员工在110 多个国家为客户服务。在 2009 财政年度，安捷伦的业务净收入为45 亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com。

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的，研究生物分子间的相互作用，可以从分子水平上了解生命现象，从而阐明生命活动的机理，发现生命的本质。大分子相互作用仪作为研究分子间相互作用的重要研究工具，在生命科学、临床医学、环境检测和药物筛选等研究中发挥了巨大作用。近年来，研究分子间相互作用的技术层出不穷，然而每一种技术都存在应用价值和局限性。小编将主流的技术流派进行汇总，以飨读者。非标记技术在分子间相互作用研究中扮演着越来越多的角色。顾名思义，非标记技术不需要通过标记荧光基团、抗体、探针等外在分子，而是通过检测物理性质（如质量、折光率、频率、分子尺寸、能量等）在分子间相互作用过程中的变化来定性定量地研究分子间相互作用。因此，非标记技术能够有效避免了荧光干扰、特异性等问题，被广泛应用于蛋白质、核酸、多肽以及小分子化合物等生物分子间相互作用的研究。目前，主流的非标记技术主要包括表面等离子共振技术和生物膜干涉技术。表面等离子共振技术提到非标记分子间相互作用检测技术，熟悉的人们首先会联想到SPR技术即表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)技术。它是一种光学物理传感技术，其工作原理为当一束P偏振光以一定的角度范围内入射到棱镜端面，棱镜与金属薄膜（Au或Ag）的界面将产生表面等离子波。当入射光波的传播常数与表面等离子波的传播常数相匹配时，引起金属膜内自由电子产生共振，即表面等离子体共振。首先在芯片表面固定一层生物分子识别膜，然后将待测样品流过芯片表面，若样品中有能够与芯片表面的生物分子识别膜相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化，通过设备监测SPR的角度变化，获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等重要参数。SPR技术具有免标记、实时检测、所需样本量少、无需对样本进行复杂处理等优势，已广泛用来研究蛋白质、核酸、多肽、小分子化合物等生物分子的相互作用。1990年，瑞典Pharmacia公司与乌普萨拉大学的研究人员共同发明了全球第一台基于SPR技术的Biacore仪器，使人类第一次利用仪器就能对不同分子间的相互作用进行自动化检测。1996年，Biacore从Pharmacia公司剥离并独立运营，并于2006年被GE收购，成为GE医疗生命科学大家庭中的一员。2020年，丹纳赫集团正式完成对GE生命科学的收购，并更名为Cytiva（思拓凡）。自1990年至今，Biacore经历了30多年的发展，已成为分子互作的“金标准”和基础科研及药物开发的工具，先后推出了一系列的产品型号，从最初的Biacore 1000，到Biacore T系列，X系列以及最新的8K系列等。Biacore 8K/8K+生物分子互相作用分析系统 （点击查看）近年来，国内基于SPR技术研发的大分子相互作用仪在研发和商业化方面也取得了突破性进展，比如北京英柏生物科技有限公司利用SPR原理自主研发的MI-S200仪器，凭借其优异的性能和技术参数荣获2019年度中国分析测试协会科学技术奖BCEIA金奖。Inter-Bio 英柏表面 等离子共振检测仪MI-S200 （点击查看） 2019年，华中科技大学刘钢教授团队自主研发出一种新型纳米等离子光学传感器芯片，该芯片不需要光学耦合器件配合激发且具有更高的共振模式品质，借助这种传感器芯片后仅用常规的普通设备如光学显微镜和酶标仪等就能完成病毒表面蛋白和抗体之间结合过程的定量分析测定。生物膜干涉技术生物膜干涉（Bio-Layer Interferometry, BLI）又称生物层干涉，是一种通过检测干涉光谱的位移变化来检测传感器表面反应的技术。其工作原理为当一束可见光从光谱仪射出后，在传感器末端的光学膜层的两个界面会形成两束反射光谱，并形成一束干涉光谱。任何由分子结合或解离而形成的膜层厚度和密度变化，均能够通过干涉光谱的位移值而体现，并通过这个位移值做出实时的反应监测图谱。检测图谱示意图（图源赛多利斯官网）通过对分子结合过程的实时监测，系统会测定结合常数（ka）和解离常数（kd）以及起始结合速率，并通过拟合计算分析得到亲和力（KD）等重要数据。BLI技术具有实时分析、免标记、更高通量等优势，被广泛应用于蛋白结构靶点分析、药物研发与筛选及天然产物分析等生命科学研究领域。2020年底，BLI技术被正式收录于《美国2021版药典》1108章，这也表明BLI技术将作为药物检测标准规范，延展至更多的应用场景，推动科研和医疗健康行业的进步。ForteBio率先将BLI技术商业化， Octet分子互作分析系统凭借其高通量和简单易用的优点迅速获得了广大药物研发企业和科研工作者的青睐。后来，几经收购，目前Octet系列产品归属于赛多利斯公司，其最新产品Octet R系列，可提供2、4或8通道模式，满足不同科研需求，另外也可以升级成16或96通道，适用于工业应用。Octet R2分子互作分析系统 （点击查看） 随着科学技术发展，基于上述两种技术原理又衍生出一系列新技术，比如光栅耦合干涉技术、局域表面等离子体共振技术和新一代生物膜干涉检测技术等。近年来，基于这些新技术原理开发的仪器纷纷崭露头角，或能成为市场“黑马”。光栅耦合干涉技术光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry, GCI）由Creoptix AG（瑞士）开发。与传统的SPR技术相比，GCI技术巧妙的利用波导技术的原理，Creoptix WAVE产生的消逝波（evanescent field）仅在芯片表面与样品溶液接触，并且延长了其与样品相互作用的长度，以确保更低的信噪比(0.015pg/mm2)。凭借WAVE的低检测限，可轻松获取无标记互作分子高精度的动力学速率，亲和常数及浓度数据。即使检测丰度较低的样品，仍可确保数据不失真。Creoptix WAVE 分子相互作用仪（点击查看）局域表面等离子体共振局域表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR）是以纳米金颗粒为检测基质的新一代SPR技术。区别于传统的SPR基于折射率的SPR角度的改变，LSPR技术检测的是纳米金颗粒表面分子层厚度的变化产生的光吸收峰的位移，当入射光子频率与金属纳米颗粒传导电子的整体震动频率相匹配时，纳米颗粒会对光子能量产生很强的吸收作用，发生局域表面等离子体共振现象。由于光波长的变化受环境影响小，对体积、温度、缓冲液折射率等变化干扰不敏感，因此LSPR技术具有不受温度及缓冲液折射率的变化影响，且可忽略的“bulk”效应，无需专用参照通道，检测更稳定和灵敏等优势。薄膜干涉技术薄膜干涉技术（Thin Film Interferometry, TFI）是通过采集、分析光学探针表面反射干涉光谱的信号变化来检测生物分子间相互作用的一种技术，薄膜干涉本质上是反射干涉光谱，最早由德国科学家发现。Gator Bio公司在第一代BLI技术的基础上进行了多次技术迭代，推出新一代BLI技术，大幅提升了检测灵敏度，并在2019年推出了首款仪器GatorPrime非标记生物分子分析仪。除了非标记技术，微量热泳动技术和等温滴定技术在研究分子间相互作用中应用越来越多。微量热泳动技术微量热泳动（MicroScale Thermophoresis, MST）是通过检测分子在微观温度梯度场中的运动来分析生物分子间相互作用的一种技术。将荧光检测的精准性与热泳动的灵活性及灵敏度结合起来，由红外激光建立微观温度梯度场，通过荧光染料标记、荧光融合蛋白、色氨酸自发荧光等信号追踪，分子在微观温度梯度场中的定向移动就可以被探测和量化，通过记录这个变化来计算出两个相互作用的分子之间的Kd值等重要参数。因为能够在液体环境中直接检测分子间相互作用力，MST技术成功避免了固定样品带来的使用上的局限。2010年底，德国NanoTemper公司创始人Dr. Stefan和 Dr. Philipp将MST测量生物溶液中蛋白-蛋白之间相互作用的研究成果发表在Nature杂志上，引起了很多科研人员的极大兴趣，随后NanoTemper公司基于MST技术开发的微量热泳动仪正式投入市场，并于2020年推出的新一代生物分子互作检测仪Monolith系列，提供更加简捷、快速并精准分析生物分子相互作用的分析方法。NanoTemper 新一代生物分子互作检测仪 Monolith（点击查看） 等温滴定量热技术等温滴定量热（Isothermal Titration Calorimetry, ITC）是一种是用于量化研究各种生物分子相互作用的一种技术，它可直接测量生物分子结合过程中释放或吸收的热量。ITC检测方式与化学反应中的酸碱滴定法相似，可以测定结合配偶体在自然状态下的亲和力，无需通过荧光标记或固定化技术对结合配偶体进行修饰。ITC技术通过测量结合过程中的热传递，就能够准确地确定结合常数 (KD)、反应化学量 (n)、焓 (ΔH) 、熵 (ΔS)和动力学数据（如酶促反应的Km和kcat）等重要参数。ITC技术具有快速、准确、样品用量小、对反应体系的要求不高（如对体系的透光度、浑浊度、粘滞度要求不高）等优势，被广泛应用于生物及医药等相关领域。商业化等温滴定量热仪最早出现在上世纪80年代后期，在过去的近30年中， ITC技术成为研究分子相互作用的常用方法之一。随着科学技术的发展，等温滴定量热仪将会更加灵敏、快速、易用。除此之外，还有许多基于主流技术流派开发出的一些新的分支流派，比如HORIBA scientific将等离子体共振技术、成像技术和微阵列芯片技术进行结合研发出的SPRi-OpenPlex灵活式表面等离子体共振成像系统，可以一次获取百种生物分子相互作用的信息；美国Biosensing Instrument将光学显微镜与SPR技术相结合开发的SPRm200系统，专为观察和测量细胞膜表面蛋白和其他目标分子结合亲和力及动力学常数，为分子相互作用的研究开辟了新的前沿；荷兰KEI研发的扫描角SPR技术，采用变化频率为76Hz的扫描镜改变入射光角度的方法，使光线产生4000m°的变化范围，从而提供更精确的测量结果；加拿大Affinité Instruments基于SPR原理开发出新一代非标记分子相互作用分析仪P4SPR，具有极大的便携性，且可与其它仪器（HPLC,MS等）联合使用。看到最后，相信大家对当前大分子相互作用仪的技术流派有了清晰的认识，但是心中也难免产生一丝丝疑惑，在纷繁复杂的品牌型号中，如何挑选到自己满意的大分子相互作用仪呢？敬请期待下篇——小编精选|大分子相互作用仪导购篇。(点击查看)

项目编号：0811-234DSITC0259项目名称：三合一生物大分子质谱仪预算金额：1400.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1400.0000000 万元（人民币）采购需求：三合一生物大分子质谱仪/壹套（项目预算：人民币1400万元，可以采购进口产品）合同履行期限：合同签订之日起至合同内容履行完毕止本项目( 不接受 )联合体投标。获取招标文件时间：2023年02月20日 至 2023年02月27日，每天上午9:00至11:30，下午13:00至16:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：微信公众号“东松投标”方式：关注微信公众号“东松投标”，完成信息注册，即可购买招标文件。售价：￥700.0 元，本公告包含的招标文件售价总和对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：同济大学地址：上海市四平路1239号联系方式：袁老师 021-659856142.采购代理机构信息名称：上海东松医疗科技股份有限公司地址：上海市宁波路1号申华金融大厦11楼联系方式：刘韵、王悦 0086-21-63230480转8606、86273.项目联系方式项目联系人：刘韵、王悦电话：0086-21-63230480转8606、8627

p　　span style="background-color: rgb(255, 0, 0) "strongspan style="color: rgb(255, 255, 255) "1 前言/span/strong/span/pp　　近日，欧美多国科学家在Nature Reviews Drug Discovery杂志发表了题为Cryo-EM in drug discovery: achievements, limitations and prospects的重要综述，系统阐述了Cryo-EM(Cryo-electron microscopy)的前世今生，以及它在药物筛选方面的应用前景【1】。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/66b6d798-469a-49c7-84ae-5aa101c5cc96.jpg" title="01.jpg"//pp　　众所周知，2017年诺贝尔化学奖授予了三位杰出的生物物理学家Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson，以表彰他们在Cryo-EM发展过程中的推动性贡献。有了他们，众多生物学家的工作才如行云流水，探囊取物似的发文(特约评论丨2017年诺贝尔化学奖评述——冷冻电镜技术获奖并不意味着该技术已经成熟)。/pp　　结构生物学似乎一直被很多人，甚至被很多“吃瓜群众”所诟病。不少人认为结构生物学就是“灌水+搬砖”，觉得结构生物学领域发高水平文章很容易，其实不然。外行看结构生物学，可能大部分仅停留在结构表面，对结构生物学的应用和对科学问题的阐述缺乏深入的了解和认识。颜宁老师曾说过，“拿到一个结构只是一个起点，从结构里去发现大自然的奥秘才是结构生物学的精髓所在!”/pp　　其实结构生物学的重要性毋庸置疑，这一点可以从近几年(如2003、2006、2009、2012)的诺贝尔奖直接授予结构生物学家看出。这些诺贝尔奖获得者也并非一直从事结构生物学研究，比如说2012年诺贝尔化学奖得主Brian K. Kobilka最初从事细胞生物学，后来转行从事结构生物学研究分子机制 (https://www.nature.com/-news/2011/110824/full/476387a.html)，因为他觉得他的科学问题只有结构生物学才能解答，才能从原子水平解释G蛋白偶联受体(GPCR)的分子机理。另一方面，结构生物学在药物筛选中也起着举足轻重的作用。/pp　　span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strong2 三足鼎立的时代/strong/span/pp　　目前的结构生物学的三大手段分别是X-ray晶体衍射、核磁共振(NMR)和Cryo-EM。X-ray晶体衍射在这三种方法中一直是占主导地位，在PDB数据库中，晶体结构大约占总数的90%，NMR结构占9%，剩下EM结构仅占不到1%(图1)。尽管如此，这三种技术各自有各自的优势和地位。/pp　　X-ray晶体衍射主要覆盖的蛋白分子大小在10-150 kd，超过150 kd的晶体结构非常少，不过大部分蛋白都在这个分子量范围内。该技术经过几十年成熟的发展，已经解析了12万多个蛋白结构，如今想找一个容易结晶的重要蛋白可不易。/pp　　NMR技术主要覆盖的蛋白分子小于50 kd，可以直接对溶液中的蛋白进行结构解析 不过它对蛋白的表达量和稳定性要求很高，所以可以继续深入发掘的潜力有限。/pp　　Cryo-EM技术近些年来才兴起，经过近几年的飞速发展，倒是大有取代X-ray晶体衍射方法之势【2-4】(0.73埃，最高分辨率的结构揭示淀粉样聚集蛋白功能性可逆的精密调控分子机制)。不过目前来说，Cryo-EM的蛋白结构主要是大于150 kd的大蛋白或复合物，而且分辨率3 埃以下的还是少数，但是这一现状正在改观。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/309627e1-6d74-4b20-91ce-c2794ad85c8b.jpg" title="02.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　图1. 结构生物学三种方法解析的结构比例/span/pp　span style="color: rgb(255, 255, 255) "strong　/strong/spanspan style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strong3 结构生物学在药物筛选中的应用/strong/span/pp　　结构生物学一直在药物设计中扮演着重要的角色，它可以用于临床前药物设计的每一步，包括药物靶点的设计和鉴定，先导化合物优化等。由于能提供直接的证据，所以往往在筛药初期，可以对药物设计提供可靠的靶点，为小分子药物指明方向 在后期，直接提供结构生物学的证据，起到画龙点睛的作用。/pp　　结构生物学的三大方法对药物设计均有很大的帮助，但是也各自有各自的优缺点。X-ray晶体学是目前来说最高效、最强大，也是实际作用最大的方法，当靶点是可结晶的蛋白，一旦强大的结晶系建立，就可以快速和可重复地产生高分辨率结构，就可以源源不断的对蛋白进行位点突变或药物设计了 核磁共振(NMR)允许快速识别和分类，并提供有关系统动态的信息，但是该方法本身受到很多因素的限制，比如目标蛋白的覆盖范围不是特别广泛 Cryo-EM允许在溶液中确定大的和/或动态的大分子复合物的结构，而不需要获得晶体，甚至在它们的天然状态下即可实现，比如翻译后修饰的状态 此外，由于蛋白在接近天然状态下的溶液中是高度动态的，所以蛋白的不同构象状态可以在一个实验中解决。/pp　　Cryo-EM已经证明了其在靶标鉴定、验证等方面的实用性，通常涉及目标结构分析，以理解作用机制和评估可药用性。该分析需要参考天然的结构，理想情况下会结合其他方法的结果作为参考。自20世纪90年代以来，Cryo-EM已与X-ray晶体学结合使用了几十年，以解决不易结晶的大型复合物的结构。从EM密度图的轮廓获得的低分辨率分子包络(通过使用与对象的分子质量相关的阈值以去除与噪声对应的三位像素)可以给高分辨率晶体结构域、个别蛋白质或复合体提供近似轮廓，可与X-ray晶体学相辅相成。/pp　　结构生物学在药物开发中的应用，最好的例子当属GPCR了【1, 5, 6】。在2007年GPCR结构解析之前，药物筛选基本上就是处在盲筛和半盲筛的阶段。有了晶体结构之后，临床药物的开发迅速发展，上市药物也全面发展(图2)。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/618242c1-392e-49bc-b99d-6668a25c284f.jpg" title="03.jpg"//pp style="text-align: left "span style="color: rgb(0, 176, 240) "图2. a.近年来GPCR的临床阶段中的药剂数量 b. 每种受体配体类型在所有结晶GPCR中的比例 【6】/span/pp　　span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strong4 Cryo-EM技术的历史与现状/strong/span/pp　　1931年，Max Knoll和Ernst Ruska发明了电子显微镜，并在1933年第一次打破了光镜的理论极限，使人类能够看到更加细小的颗粒。在发明之初，电镜并不被看好被用于对生物样品的观测。因为两个基本的问题摆在生物学家面前：一是电镜成像时，需要在真空中 二是成像时电子的辐射对生物样品的损伤很大。所以在之后的几十年里，科学家仅仅是用它做一些细胞形态学、病毒颗粒之类的负染，除此外，电镜在生物领域的贡献不太大。/pp　　但是技术瓶颈总是阻挡不住科学家求真的脚步!1981年，Jacques Dubochet和他的同事在电镜技术上取得了突破性进展——他们将快速冷冻的方法引入其中，即，将单个分子快速冷冻在单层的玻璃态的水(或者叫无定形的冰，vitrified water)中，即可解决上述两个基本问题。玻璃态化(Vitrification)的过程不仅可以使样品保持天然的状态，还可以保护样品在低温成像时免受脱水的危险，而冷冻本身也减少了由电子束引起的伤害。/pp　　尽管如此，在当时，要使电镜成像达到原子分辨率水平，还依然面临诸多挑战。比如说低信噪比、如何将2D成像转化为3D结构等问题。Joachim Frank和他的同事率先使用计算图像处理技术(computational image processing techniques)，利用多个成像生物大分子拷贝的计算平均来改善信噪比的问题，得到不同角度的2D图像，再利用计算机软件进行3D重建，解析蛋白质的结构。近些年来众多的设备改善也极大促进了Cryo-EM技术的发展，比如高自动化程序的软件开发、高性能charge-coupled device(CCD)相机的应用等。正是由于这些技术的使用，Cryo-EM的应用才越来越广泛。/pp　　从电镜发明开始至今，解析的生物样品的结构大约有2200个(蛋白结构、病毒颗粒等)。1968年，第一个电镜结构被解析 1981年，有了冷冻样品的电镜技术 1999年，使用电镜技术解析的ribosome分辨率达到7.5 埃 【3】。大约2000年之后，电镜结构的数量开始逐年增长，但那时的分辨率一直不佳 而在2010年之后，用电镜技术解析的生物样品结构开始井喷式增长，2010年首次超过50个，分辨率也接近原子分辨率或近原子分辨率。目前总量已经接近2200个(图3) 。相信未来增长的势头会更加迅猛。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/75dd84b2-eacd-4043-af6c-bcdaf9e2afa7.jpg" title="04.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "图3.Cryo-EM结构增长情况。数据来源于PDB数据库，截至2018年6月13日)/span/pp　　span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strongspan style="color: rgb(255, 255, 255) "5 Cryo-EM技术在药物筛选中的应用前景/span/strong/span/pp　　最近，单颗粒Cryo-EM为不适合结晶的蛋白提供了高分辨率结构，包括大型动态复合物和膜蛋白，技术进步使得Cryo-EM可用于研究更小的物体和分辨率更高的物体，包括与小分子的复合物。本节将通过几个例子重点介绍具有药物发现相关性的Cryo-EM结构。/pp　strong　5.1膜蛋白/strong/pp　　GPCRs。GPCRs是最丰富的细胞表面受体蛋白，并且被市场上约30%的药物所靶向 【5, 6】。尽管GPCR的X-ray晶体学研究取得了重大进展(这在历史上一直是非常具有挑战性的)，但由于需要获得高质量晶体和纯化过程中相对较低的稳定性，X-ray对该家族的一些成员仍然难以应付。然而，cryo-EM可以确定GPCRs的不同构象以及与G蛋白复合物的结构，从而用于配体筛选或设计药物。以前，构象不稳定且不能结晶的大复合物无法成像，Cryo-EM则使其成为可能。2016年，单颗粒cryo-EM解析了第一个GPCR的cryo-EM结构(4.1埃)，确定了激活状态下鲑降钙素、G蛋白和人降钙素受体(B类GPCR)的异源三聚体结构【7】。此后不久，结合兔胰高血糖素样肽(glucagon-like peptide 1, GLP1)、G蛋白和GLP1受体(B类GPCR)4.1 埃的cryo-EM结构被解析，解释了B类受体如何通过激素活化结合【8】。人类GLP1受体结合的激动剂和G蛋白异源三聚体的3.3 埃的Cryo-EM结构，给出了偏向激动作用(biased agonism)的见解【9】(图4)。分子量为150 kDa时，这种重要的药物靶点曾经被认为几乎不可能在近原子分辨率下使用cryo-EM成像，直到最近这些GLP1受体结构被解析出来。这些结构侧链清晰可辨，可帮助设计治疗II型糖尿病和肥胖症的新药，同时也为以后的更高分辨率GPCR蛋白复合物的解析提供了很好的样本范例。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/cc9980c1-7215-4f0d-ba7d-a30e1edc15f5.jpg" title="05.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　图4. 偏向信号(Biased signalling)可以通过三种通用机制进行编码【5】/span/pp　　γ-分泌酶(γ-secretase)。 γ-secretase是涉及淀粉样-β肽裂解的四组分170 kDa的膜内蛋白酶。γ-secretase的功能障碍是促进早发性阿尔茨海默病(AD)患者大脑中淀粉样斑块形成的原因，因此科学家有兴趣将其作为潜在的药物靶标。γ-secretase也作为Notch信号传导的关键介质参与癌症。在分辨率为3.4 埃的γ-secretase的cryo-EM结构中发现，四跨膜束内核(core of a four-transmembrane bundle)的两个热点突变，削弱了蛋白酶活性，从而引起早发性阿尔茨海默病。这个原子模型可以帮助设计更具选择性的化合物。值得注意的是，γ-secretase糖基化对Cryo-EM数据集的结构重建几乎没有影响，而它却可能妨碍X-ray的结晶【10】。/pp　　离子通道。各种离子通道结构已经在不同的分辨率下得到了解决，包括几种潜在的药物靶标。 这些包括：瞬时受体电位阳离子通道亚家族V成员1(TRPV1)【11-13】和TRPA1【14】通道，它们分别参与传感和传导温度和刺激物 电压门控钙通道Ca v1.1【15】和钠通道NavPaS【16】，它们分别涉及骨骼肌组织的收缩以及可兴奋细胞中动作电位的产生和传播。被解析的通道蛋白还有很多，特别要指出的是，冷冻电镜最近对TRP家族中的通道蛋白研究产生了巨大的影响，在过去的4年中，约解析出了50个冷冻电镜结构。历史上，获得良好衍射的TRP通道晶体非常困难，因为它们在细胞中的基因表达水平低，并且对化学和物理刺激非常敏感。结合激动剂的TRPV1(2.9 埃)【13】，TRPML3(2.9 埃)【17】和TRPM4(2.9 埃)【18】结构是目前为止由Cryo-EM解析的膜蛋白的最高分辨率结构。同样重要的是，Cryo-EM在研究极大离子通道复合物也具有无可估量的价值，如Ryanodine受体(RyRs)【19, 20】，它们是已知最大的离子通道之一，质量为2.2 MDa，介导细胞内Ca2+释放并且是心脏疾病的新兴治疗靶点。这些解析出来的离子通道蛋白结构，将成为药物设计的重要靶点，同时也再次证明了Cryo-EM技术的强大。/pp　　ATP结合蛋白(ABC)转运蛋白。Cryo-EM也揭示了X-ray衍射难以处理的其他膜蛋白复合物的结构。例如解析并阐明真核ABC转运蛋白多药耐药相关蛋白1(multidrug resistance-associated protein 1, MRP1)识别底物以及底物结合如何刺激ATP水解的机制【21】。ABC转运蛋白在多种药物的吸收，分布，代谢和消除中发挥关键作用，可导致药物相互作用，因此，有关其结构的信息可能对药物开发同样具有重要价值。/pp　strong　5.2抗体和疫苗/strong/pp　　要理解潜在生物治疗剂作用机制，必须通过表位作图分析阐明单克隆抗体(mAb)的活性。近年来，负染和cryo-EM已用于抗体的线性和构象表位作图。该方法仅需要微克量的抗体-抗原复合物，并且可以与其他表位定位技术结合使用，如氢-氘交换质谱(HDX-MS)或蛋白的快速光化学氧化(FPOP)技术。在最近的例子中，Long和他的同事使用cryo-EM阐明了病毒中和人mAb是如何结合病毒样颗粒，并阻断病毒和宿主膜融合的机制的【22】。Ciferri及其同事使用负染技术研究与HTRA1(一种与年龄相关的黄斑变性有关的丝氨酸蛋白酶)形成独特复合物并抑制其酶活性的抗体的结构【23】。该研究突出了IgG-HTRA1复合物的笼状结构，其较不紧凑的螺旋桨状排列，具有比Fab对应物更高的效力【23】。使用新的cryo-TEM技术可以进一步使表位作图更高效地辅助mAb设计。在抗体疫苗研究中使用cryo-EM的报道还有不少，该技术在研究动态目标中起着非常大的作用。/pp　strong　5.3潜在的先导化合物优化/strong/pp　　目前药物研发人员非常感兴趣的一个问题是，Cryo-EM是否可用于药物设计的命中导向和前导优化阶段，这往往依赖于基于结构的药物设计(structure-based drug design，SBDD)。为了使SBDD在这些阶段发挥作用，在短时间内(与候选药物开发时间相比)快速而夯实地产生多种结构的流程是先决条件 而当目标可以结晶时，高通量X-ray晶体学一直是黄金标准——用一系列化合物与蛋白共结晶或浸泡法来产生共晶体，再通过同步辐射光源进行衍射数据收集，以高通量自动化方式进行分子置换和配体模型构建，产生多重化合物-靶标复合物的结构。为了有效利用结构信息进行药物设计，分辨率理想情况下应该小于2.5 埃。/pp　　尽管最近在 Cryo-EM方面解析的靶标复合物结构分辨率能够低于3 埃，但它还远没有X-ray高效。例如，一个限制是获得高分辨率Cryo-EM结构所需的时间框架仍然比X-ray晶体学慢几个数量级。尽管如此，一些例子说明了如果可以解决这些限制，Cryo-EM的潜力将是非常可喜的。Merk和他的同事确定了异柠檬酸脱氢酶(93 kDa)的3.8埃分辨率下的cryo-EM结构，并在结构上表征了小分子抑制剂结合引起的构象变化。Wong和他的同事确定了结合抗原生动物药物吐根碱【24】和甲氟喹【25】的恶性疟原虫80S核糖体的Cryo-EM结构，并且分辨率都达到了3.2 埃。/pp　　尽管在设计新的先导化合物中使用Cryo-EM的例子尚未见报道，但一些有希望的结果和正在进行的技术改进表明，Cryo-EM很快将被考虑作为SBDD的一个关键工具，特别是对难以结晶的目标，如膜蛋白。随着Cryo-EM产生的近原子分辨率结构的比例增加，相信制药行业的兴趣和期望也会越来越高。/pp　　strong5.4其他蛋白/strong/pp　　除了膜蛋白之外，Cryo-EM在获得对神经退行性疾病靶标蛋白的结构理解方面也取得很多进展。最近的成功例子是，从阿尔茨海默病患者的脑中分离出了第一个高分辨率结构(3.4-3.5埃)的tau蛋白细丝【26】，其特征是成对螺旋丝(PHF)和直丝(SF)组成的神经原纤维tau聚集体。PHF和SF的Cryo-EM结构揭示了tau聚集体分子构象异构之间的差异，发现了异构体如何被掺入到长丝中。这些细丝的高分辨率结构测定开启了基于结构的药物发现的新的可能性，例如设计特定的抑制剂。/pp　　span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strong6 药物筛选中X-ray晶体学与Cryo-EM的比较/strong/span/pp　　与Cryo-EM相比，X-ray晶体学在药物筛选方面的关键优势在于，能够快速提供高分辨率结构数据。一旦建立了合适的结晶系统，通过X-ray晶体学快速连续获得后续结构或筛选化合物所需的时间非常短：1小时内可以通过结晶自动工作站设置约2,000个结晶条件，2-3个小时即可评估所有图像以确定合适的结晶条件(可以通过图像识别软件来降低)。在同步加速器上采集一套完整的晶体数据不到2分钟，随后的数据整合、结构解析和蛋白质-配体复合物的精修已经很大程度上已经实现自动化，并且通常可以在1 小时内完成。然而，筛选以确定EM的合适样品和冷冻条件时，1次分析仅能评估12个样品，而为了充分表征它们又需要3-4个小时，与X-ray相比慢了好几个数量级。/pp　　重要的是，这意味着X-ray晶体学的通量对于药物配体筛选足够快。目前，用不同化合物浸泡的约500个晶体的数据可以在24小时内收集(例如，在英国Diamond synchrotron的XChem线站 上海SSRF的BL17U和BL19U1也有此潜力)，并且可以在在1周内在线处理和精修好(视结构解析者的数量和熟练程度)。 为了实现相同的目标，EM则需要大约半年的时间收集数据(假设每套数据8小时)，并且至少需要一年的计算和模型构建。即使有这些乐观的时间尺度假设，使用Cryo-EM的配体筛选过程也比使用X-ray晶体学的要慢2-3个数量级。/pp　　正如前文指出的那样，cryo-EM的一个关键优势是：它可以很容易地用于确定其天然状态下的大分子和/或动态大分子(包括膜蛋白)的结构，包括翻译后修饰。Cryo-EM对蛋白质的需求通常比X-ray晶体学更少，这对于要求苛刻的蛋白质可能是特别有利的。事实上，对于在药物研发中使用X-ray晶体学，获得合适的晶体仍然是一个关键挑战，有延迟项目的风险，特别是膜蛋白，重糖基化蛋白和大型或柔性蛋白或蛋白复合物，能否持续获得稳定、可靠、质量上乘的晶体存在很多不确定因素。为了应对这些挑战，人们已经开发了许多方法，例如将大的药物靶标减少到单个结构域，以期促进蛋白质生产，纯化和结晶。所以，在结构化指导的药物发现项目开始时，对时间和资源的投入往往是强制性的，以确保在筛选数百种化合物时具有足够的通量。/pp　　Cryo-EM的另一个重要优点是相位信息可以在重建结构和实验中直接获得，而相位信息在X-ray晶体学中丢失，必须通过实验进行相位重构，这取决于实验数据的准确性采集。因此，尤其是对于4-7.5 埃范围内的分辨率水平，通过Cryo-EM确定的结构，通常能够以无法通过X-ray晶体学获得的清晰度显现单个结构域和二级结构单元。但是，分辨率超过 3 埃时情况不同。只有一小部分已发表的Cryo-EM结构有超过3 埃的分辨率，并且在许多情况下，从Cryo-EM获得的3D图谱无法在质量上与通过X-ray晶体学获得的图谱在类似的分辨率下竞争。不过，在这一方面应该指出的是，X-ray晶体学和Cryo-EM的分辨率基于的方法差异很大，因此很多时候不能直接比较(见下一部分)。/pp　　span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strong7 X-ray晶体学和Cryo-EM的分辨率比较/strong/span/pp　　在X-ray晶体学中，基于晶格的光子最大衍射、统计学、电子密度图谱与原子模型比较等标准直接度量分辨率【27】。在Cryo-EM中，傅里叶壳层相关函数(FSC)通常被用作主要的分辨率确定工具，用两个独立确定的三维图谱的一致性来衡量两个独立确定的三维图谱。分辨率由相关性下降到特定阈值(通常为0.143)以下的空间频率确定。FSC代表数据处理的自我一致性测量 因此，在Cryo-EM密度图中观察到的结构特征有时可能会偏离他们应该看到的分辨率期望。下图中显示了这一点，其中包含一系列Cryo-EM图，显示了在不同模拟和实际计算分辨率下可视化的芳香族和非芳香族残基(图5)。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/30c45ae1-d18a-4fc5-99d1-57089dc937a5.jpg" title="06.jpg"//pp style="text-align: center "　span style="color: rgb(0, 176, 240) "　图5. 芳香族和非芳香族残基的EM密度图/span/pp　　FSC是一种全局措施，因此仅提供一个平均分辨率值，考虑到大分子的结构柔性和典型的Cryo-EM辐射图中的非各向同性分辨率分布，这其实是误导性的。在最佳定义的密度图区域中，分辨率可能被低估 而所有Cryo-EM密度图的结构特征比FSC所指示的分辨率低得多。同样值得注意的是，FSC没有提供关于计算3D图谱给定质量的信息。/pp　　目前，有许多提交数据库的Cryo-EM结构报道有约3.5 埃的分辨率，与3.5 埃分辨率的X-ray晶体结构相比，它们的结构特征更为明确(在其结构明确的区域)。这部分是因为如上所述，FSC的全局分辨率低估了明确界定的特征分辨率。然而，这也是因为在分辨率 3.5 埃时，X-ray晶体学的结构解析在技术上是很困难的。其原因在于X-ray晶体学的观测参数比较差。因此，从采集的幅度数据进行相位重构效率低下，这反映在这些分辨率下的差的数据质量上。当晶体学数据处理变得越来越自动化和可靠时，这种情况在较高分辨率下会反转。相比之下，与3.5-4 埃分辨率范围内的结构相比，更高分辨率的结构测定( 3埃分辨率)在 Cryo-EM中困难得多。Cryo-EM结构测定中有几个参数可能会导致这种影响。例如，区分可能属于给定大分子复合物不同构象的粒子图像是非常困难的 --随着一个样品中存在不同状态的数量，这个问题变得越来越突出。诸如光束损伤和电子光学像差等其他效应也越来越限制高分辨率结构测定( 2.5埃)。当想确定 2 埃分辨率下的可靠结构时，轴向彗形像差将成为Cryo-EM中主要的分辨率限制像差。/pp　　span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) "strong8 Cryo-EM技术的未来展望/strong/span/pp　　strong8.1目前Cryo-EM技术的瓶颈/strong/pp　　处理较小的蛋白。 Cryo-EM一直被认为是只能适用于分子量大于500 kDa的生物大分子，然而，很多的药物靶点都是比这小的多的蛋白或者蛋白复合物。近年来技术的发展，理论上可以使Cryo-EM的样品小于65 kDa，实际上也确实在这方面有很多很大的突破。因此，越来越多的小于200 kDa的高分辨结构被解析出来。/pp　　样品制备的优化和数据分析。尽管Cryo-EM对样品的均一性没有X-ray那么高，但是样品的均一性还是保持样品完整度的重要保证。不均一的样品对后期数据处理非常艰难，而且也有可能使得数据的分辨率和结构信息的完整度下降。同样，EM Grid(格栅)的准备过程、数据采集和数据等过程的优化也可以提高Cryo-EM的分辨率。随着科学家的不懈努力，相信Cryo-EM技术会越来越强大，应用会越来越广泛。/pp　　strong8.2Cryo-EM技术的未来/strong/pp　　在短短的几年内，令人振奋的Cryo-EM技术的进步推动了一个时代。今天，结构生物学家正在使用cryo-EM研究大型蛋白质复合物，大型细胞机器和病毒的结构和功能。技术的改进可能很快会产生更多小的膜蛋白结构。这些进步推动了人们的希望，未来的发展可能很快就会在“可以常规实现2 埃分辨率的黄金时代”即将来临时出现【4】，并且甚至提高了期待——Cryo-EM快速而有效的预期将与许多应用竞争，甚至取代晶体学【2, 3】。/pp　　事实上，对于制药行业的一些应用，Cryo-EM已经具有相当大的吸引力，因为它可能并不需要总是达到4 埃以下的分辨率 低分辨率结构对于更好地理解目标蛋白，以及位于蛋白质复合物的结构域或结合伴侣之间结合口袋的识别 药物设计时也可能不总是需要准确确定化合物的结合模式。此外，尽管Cryo-EM结构的分辨率通常受蛋白质动态变化导致的构象多样性限制，但由于重构各种中间状态有助于理解SBDD，所以该限制可转化为SBDD的优势，并解释一个复合体如何与其底物结合的机制。/pp　　为了利用这些机会，很多公司已经将更多的注意力集中在Cryo-EM上，使用各种方法来收集和处理EM数据，包括与学术实验室合作(通过合作或收费服务)。虽然即将推出的类似于同步加速器的设备承诺满足对Cryo-EM日益增长的需求，但存在诸多限制。在晶体学方面，晶体数据收集，结构解析与优化都非常迅速，使其成为需要多种结构小分子项目的极佳资源。在Cryo-EM中，每个数据采集跨越几个小时或几天的时间，使得cryo-EM的通量比晶体学小得多。但可以肯定的是，工业中使用Cryo-EM的速度正在迅速增加。因此，对于常规的药物研发来说，仍需要开发一些工具，才能使Cryo-EM成为药物猎手的首选方法----这需要投入强大的资金和耐心。/pp　　最后，在药物研发中使用Cryo-EM不仅取决于Cryo-EM技术的的发展，还可能取决于晶体学的进一步发展。在今天，可以看到完善的、自动化的、快速的、易于量化的晶体结构筛选体系，因为这个领域已经发展了几十年的时间。很难想象在接下来的几年或几十年中，Cryo-EM会发展成什么形式和速度，可以说，取代晶体学用于常规药物发现也不是没有可能。不过，可能更好的、更有可能的结果是：虽然选择二者的界限已经开始转向有利于Cryo-EM的方向，但似乎更有可能这两种技术仍将作为药物发现的方法、互相补充共同进步很长一段时间。/pp　　本文主要内容整理自参考文献【1, 5, 6】，可能存在个别专业词汇翻译不够准确的情况，敬请谅解!有兴趣的读者请查看原文。/pp　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "strong参考文献/strong/span/pp　　1. Renaud, J.P., et al., Cryo-EM in drug discovery: achievements, limitations and prospects.Nat Rev Drug Discov, 2018./pp　　2. Luo, F., et al., Atomic structures of FUS LC domain segments reveal bases for reversible amyloid fibril formation.Nat Struct Mol Biol, 2018. 25(4): p. 341-346./pp　　3. Rubinstein, J.L., Cryo-EM Captures the Dynamics of Ion Channel Opening.Cell, 2017. 168(3): p. 341-343./pp　　4. Frank, J., Advances in the field of single-particle cryo-electron microscopy over the last decade.Nat Protoc, 2017. 12(2): p. 209-212./pp　　5. Smith, J.S., R.J. Lefkowitz, and S. Rajagopal, Biased signalling: from simple switches to allosteric microprocessors.Nat Rev Drug Discov, 2018. 17(4): p. 243-260./pp　　6. Hauser, A.S., et al., Trends in GPCR drug discovery: new agents, targets and indications.Nat Rev Drug Discov, 2017. 16(12): p. 829-842./pp　　7. Liang, Y.L., et al., Phase-plate cryo-EM structure of a class B GPCR-G-protein complex.Nature, 2017. 546(7656): p. 118-123./pp　　8. Zhang, Y., et al., Cryo-EM structure of the activated GLP-1 receptor in complex with a G protein.Nature, 2017. 546(7657): p. 248-253./pp　　9. Liang, Y.L., et al., Phase-plate cryo-EM structure of a biased agonist-bound human GLP-1 receptor-Gs complex.Nature, 2018. 555(7694): p. 121-125./pp　　10. Bai, X.C., et al., An atomic structure of human gamma-secretase.Nature, 2015. 525(7568): p. 212-217./pp　　11. Cao, E., et al., TRPV1 structures in distinct conformations reveal activation mechanisms.Nature, 2013. 504(7478): p. 113-8./pp　　12. Liao, M., et al., Structure of the TRPV1 ion channel determined by electron cryo-microscopy.Nature, 2013. 504(7478): p. 107-12./pp　　13. Gao, Y., et al., TRPV1 structures in nanodiscs reveal mechanisms of ligand and lipid action.Nature, 2016. 534(7607): p. 347-51./pp　　14. Paulsen, C.E., et al., Structure of the TRPA1 ion channel suggests regulatory mechanisms.Nature, 2015. 525(7570): p. 552./pp　　15. Wu, J., et al., Structure of the voltage-gated calcium channel Ca(v)1.1 at 3.6 A resolution.Nature, 2016. 537(7619): p. 191-196./pp　　16. Shen, H., et al., Structure of a eukaryotic voltage-gated sodium channel at near-atomic resolution.Science, 2017. 355(6328)./pp　　17. Hirschi, M., et al., Cryo-electron microscopy structure of the lysosomal calcium-permeable channel TRPML3.Nature, 2017. 550(7676): p. 411-414./pp　　18. Guo, J., et al., Structures of the calcium-activated, non-selective cation channel TRPM4.Nature, 2017. 552(7684): p. 205-209./pp　　19. Yan, Z., et al., Structure of the rabbit ryanodine receptor RyR1 at near-atomic resolution.Nature, 2015. 517(7532): p. 50-55./pp　　20. des Georges, A., et al., Structural Basis for Gating and Activation of RyR1.Cell, 2016. 167(1): p. 145-157 e17./pp　　21. Johnson, Z.L. and J. Chen, Structural Basis of Substrate Recognition by the Multidrug Resistance Protein MRP1.Cell, 2017. 168(6): p. 1075-1085 e9./pp　　22. Long, F., et al., Cryo-EM structures elucidate neutralizing mechanisms of anti-chikungunya human monoclonal antibodies with therapeutic activity.Proc Natl Acad Sci U S A, 2015. 112(45): p. 13898-903./pp　　23. Ciferri, C., et al., The trimeric serine protease HtrA1 forms a cage-like inhibition complex with an anti-HtrA1 antibody.Biochem J, 2015. 472(2): p. 169-81./pp　　24. Wong, W., et al., Cryo-EM structure of the Plasmodium falciparum 80S ribosome bound to the anti-protozoan drug emetine.Elife, 2014. 3./pp　　25. Wong, W., et al., Mefloquine targets the Plasmodium falciparum 80S ribosome to inhibit protein synthesis.Nat Microbiol, 2017. 2: p. 17031./pp　　26. Fitzpatrick, A.W.P., et al., Cryo-EM structures of tau filaments from Alzheimer' s disease.Nature, 2017. 547(7662): p. 185-190./pp　　27. Karplus, P.A. and K. Diederichs, Linking crystallographic model and data quality.Science, 2012. 336(6084): p. 1030-3./p

生物体中几乎所有的细胞都具有相同的基因组，而不同的细胞类型和功能则由不同的基因表达、表观遗传修饰和翻译后修饰等所决定。解析特定器官或组织中特定细胞的生物大分子图谱对探究发育、细胞间通讯以及疾病的发生发展等都具有重要意义。因此，开发细胞选择性的生物大分子标记方法，近年来受到了科学家们的广泛关注。通过基因编码的方法，人们在活体动物中实现了蛋白质的组织特异性和细胞选择性标记和分析。然而，糖质（glycan）作为另外一种主要的生物大分子，尚无法通过基因编码的方式，实现活体中的细胞选择性标记。糖质以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等形式直接参与细胞的分化增殖、免疫调节、信号转导、细胞迁移等重要的生命活动，对其进行在体标记和分析一直是领域内的一个难点。其中，基于生物正交化学的代谢糖质标记（metabolic glycan labeling）技术已经成为了最主要的工具之一。经过20多年的发展，目前已有数十种非天然糖分子可用以在活细胞和活体中标记糖质。然而，非天然糖在活体中并不具备器官或细胞特异性，无法实现精准的细胞选择性标记，阐释特定细胞群体中糖质所发挥的生物学功能。北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心陈兴教授课题组一直致力于解决这个问题，此前开发了基于靶向性脂质体的非天然糖代谢标记技术，实现了肿瘤组织和脑部的糖质标记。同时，他们意识到，基因编码技术可以在活体中实现更加精准的细胞选择性。为了实现这一目标，继续推进代谢糖质标记技术的应用，2022年5月5日，该课题组在 Nature Chemical Biology 上发表了题为“Cell-type-specific labeling and profiling of glycans in living mice”的论文，报道了一种可基因编码的代谢糖质标记技术（GeMGL）。该技术将“凸凹互补（bump and hole）”的化学遗传学策略与代谢糖质标记方法相结合，利用非天然糖1,3-Pr2GlcNAl（Bump）及其匹配的焦磷酸酶突变体AGX2F383G（Hole）的正交组合，在活体动物上实现了细胞选择性糖质标记和分析。他们从一个具有低标记效率的非天然糖—乙酰胺基葡萄糖的叠氮类似物GlcNAz出发，确认了其代谢通路中的焦磷酸酶AGX是限速酶，将其过表达可以增强代谢强度。他们随即想到，增大非天然基团并对AGX酶进行突变，可能可以开发出凹凸对。于是，他们采用了炔基修饰的乙酰胺基葡萄糖GlcNAl和焦磷酸酶突变体AGX2F383G，通过体外和细胞实验证明了GlcNAl的代谢完全依赖焦磷酸酶突变体AGX2F383G。接着，在多细胞共培养体系和小鼠移植瘤模型中，证明了GeMGL策略的可行性。基于此，他们将该策略拓展到了转基因小鼠中。他们首先利用心肌细胞特异的启动子α-MHC实现了AGX2F383G在小鼠心肌细胞中的特异性表达，然后腹腔注射非天然糖1,3-Pr2GlcNAl，实现了非天然糖分子在小鼠心肌细胞中的特异性代谢。从各组织标记结果来看，GeMGL策略展现出严格的心肌细胞选择性。结合定量蛋白质组学方法，在小鼠心肌细胞中鉴定到582个O-GlcNAc修饰蛋白。分析发现，心肌细胞中许多糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化途径相关蛋白都具有O-GlcNAc糖基化修饰，表明O-GlcNAc糖基化修饰可能在心肌细胞的线粒体能量代谢过程中发挥重要功能。在转基因小鼠中进行的细胞类型特异性代谢糖质标记该工作提供了一种可基因编码的细胞特异性糖质标记技术GeMGL，为在活体层面研究糖质在特定细胞类型中的生物学功能提供了一种便利、有效的工具。该技术有望被推广到更为复杂的神经系统中，并在相关疾病模型中探究糖基化与神经发育、神经退行性疾病等的关系。陈兴 北京大学化学学院教授，生命科学联合中心高级研究员，合成与功能生物分子中心研究员。长期致力于糖化学和糖生物学研究，糖质标记和分析是其研究重点之一。综合运用化学方法、生物手段和纳米技术，研究糖基化的生物学功能及其在代谢疾病及其心血管并发症中的作用。原文连接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01016-4

美国《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Science, USA)1月10日在线发表了中国科学院生物物理研究所朱平研究组程凌鹏副研究员等人的研究论文——Atomic model of a cypovirus built from cryo-EM structure provides insight into the mechanism of mRNA capping。该发现对研究dsRNA病毒的mRNA加帽(Capping)机制有重要意义。这是我国首次利用冷冻电镜技术解析的生物大分子原子结构模型，也是目前已报道的国内最高分辨率的冷冻电镜三维重构结果。同时，这是世界上首次利用冷冻电镜的CCD图像(电荷耦合器件图像传感器，可将图像资料由光信号转换成电信号)获得的生物大分子复合体的全原子模型。　　本工作是完全基于生物物理所生物成像技术实验室2010年4月建成并试运行的Titan Krios电镜及其附属设备完成的，用单颗粒图像处理技术获得了呼肠孤病毒科的质型多角体病毒近原子分辨率的三维结构(3.9埃)，并独立构建了全原子模型。呼肠孤病毒科病毒是一类重要的双链RNA病毒，其感染宿主包括植物、无脊椎动物、脊椎动物和人类，其中的质型多角体病毒是其两个亚科之一。该研究解析了呼肠孤病毒科质型多角体病毒的近原子分辨率三维结构并构建了完整原子模型，确认了该病毒新生mRNA的流出通道，对研究双链RNA病毒的RNA加帽机制，新生mRNA的释放过程，以及呼肠孤病毒的蛋白衣壳的稳定性和进化具有重要意义。　　中国科学院生物物理研究所在中国科学院蛋白质科学研究平台二期建设当中重点发展了生物大分子冷冻电镜三维重构研究平台，已经建成了具有世界先进水平的生物成像技术实验室，拥有目前最先进的300千伏Titan Krios场发射冷冻透射电子显微镜。该成果表明：我国独立开展的生物大分子冷冻电镜高分辨率研究工作达到了该领域的先进水平 和2010年10月孙飞研究组以封面形式发表于Structure的分子伴侣素结构等系列成果表明：中国科学院蛋白质科学研究平台生物成像技术实验室的成功建立，为进一步开展冷冻电子显微前沿研究奠定了坚实的基础，生物物理所生物成像技术实验室已跻身于达到近原子分辨率三维重构水平的极少数实验室行列。　　本工作得到基金委国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究973计划、以及中国科学院百人计划等项目资助，该文章链接为http://www.pnas.org/content/early/2011/01/05/1014995108。　　该研究由中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室朱平研究组和孙飞研究组、华南农业大学孙京臣副教授和中山大学张景强教授等合作完成。其中，生物物理研究所朱平研究组程凌鹏副研究员完成了冷冻电镜成像和结构解析等工作，黄晓星助理研究员协助完成了病毒纯化工作，孙飞研究组研究生张凯协助完成了原子模型构建工作，生物成像中心电子显微镜平台高级工程师季刚博士提供了电镜成像技术支持。　　 　　图片说明：质多角体病毒CPV的冷冻电镜图像(左上)和质型多角体病毒衣壳三维重构(中)。重构结果中彩色部分为组成该病毒的最基本的非对称结构单元。右图展示该非对称单元的放大图(右上)以及构建的原子模型(右下)。左下图展示的是部分氨基酸的三维重构电子密度图以及构建的原子模型，可以很清楚地看见氨基酸侧链。

高校及科研院所重大科研基础设施和大型科研仪器是国家科技基础条件资源的重要组成部分。但由于管理模式及制度，生物大分子相互作用仪等科学仪器设备不对外开放，大多养在“深闺”，大量科研资源潜能没有得到充分发挥。为解决此问题并加速释放科技创新的动能，中央及各级政府在近几年来制订颁布了关于科学仪器、科研数据等科技资源的共享与平台建设文件。2021年1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》，全国众多高校和科研院所将各种科学仪器上传共享。仪器信息网对平台高校和科研院所上传的生物大分子相互作用仪的品牌、型号、应用领域等进行统计分析，在一定程度上可反映科研领域中生物大分子相互作用仪的市场现状。希望能帮助正在选购仪器的同学，或苦于寻找仪器共享平台的科研工作者，或对此类仪器市场感兴趣的工作人员。（注：本文搜集信息来源于重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台，不完全统计分析仅供读者参考）。国产缺席，100%进口统计高校和科研院所在全国仪器共享平台上传的数据，截止2021年6月3日，平台上生物大分子相互作用仪的总数量为173台，其中美国Cytiva、德国Sartorius和NanoTemper三家市场占有率超9成，其中，美国Cytiva独自占比58%；Sartorius占比26%，排名第二；NanoTemper占比7%，排名第三。在高校和科研院所中占据优势地位。除此之外，美国Plexera、Biosensing Instrument、Reichert、加拿大Nicoya、法国HORIBA scientific等品牌在市场上也占据少量份额。近年来，生物大分子相互作用仪市场参与品牌日益增多，技术路线多样，产品日趋多样化，市场迎来“百花齐放”的新局面。但本次调查中未出现国产品牌。全国共享生物大分子相互作用仪品牌分布全国共享生物大分子相互作用仪产地分布从全国共享生物大分子相互作用仪型号分布来看，最受高校和科研院所青睐的型号为美国Cytiva的Biacore T200、其次是德国Sartorius的Octet RED 96和美国Cytiva的Biacore X100，仪器共享数量分别为45台、32台和31台。热门型号top10中还包括Biacore 3000、Monolith NT.115、Octet K2、Biacore 8k、PlexArray、Octet QKe和Biacore T100，其中Monolith NT.115和PlexArray分别属于德国NanoTemper和美国Plexera。全国共享生物大分子相互作用仪热门型号top10从调查结果来看，高校和科研院所用的生物大分子相互作用仪被进口品牌垄断。一方面是出于科研需求，科研团队需要采用精度更高，技术更先进的高端仪器，而大部分国外高端科研仪器水平相对较高，因此导致了目前的垄断局面。另一方面，是国产仪器起步相对较晚，国内整体的制造技术水平较欧美发达国家落后一截。资源分布不均，北京独占鳌头统计高校和科研院所在全国仪器共享平台上传的数据发现，平台上生物大分子相互作用仪所属学科领域的分布以生物学、药学、基础医学和化学为主，其中生物学独占鳌头，占比达61%。此外，生物大分子相互作用仪在临床医学、中医学和中药学和食品科学技术等领域发挥越来越重要的作用。全国共享生物大分子相互作用仪学科领域分布全国共享平台上生物大分子相互作用仪涉及27个省份、直辖市、自治区。北京以38台的生物大分子相互作用仪数量高居榜首，其次是山东、上海、江苏、辽宁、湖北和广东，生物大分子相互作用仪数量分别17台、14台、13台、12台、12台12台。从全国共享生物大分子相互作用仪分布图不难看出，仪器资源集中分布在高等教育强省，这一方面与各省份的高校数量和质量有关，另一方面则是受到国家科研经费的制约。共享平台的开放正是为了解决仪器资源分布不均的问题，提升科研设施与仪器服务能力。全国共享生物大分子相互作用仪单位分布此外，共享生物大分子相互作用仪的单位共涉及128所高校及研究院所，且985和211高校的仪器资源更强，其中，共享生物大分子相互作用仪数量超过2台的单位有10所，分别是北京大学、南京中医药大学、厦门大学、大连医科大学、南京农业大学、山东大学、山东省科学技术厅、四川大学、中国科学院生物物理研究所和中国科学院微生物研究所。北京作为共享生物大分子相互作用仪最多的地区，涉及25所高校及研究院所，且科研院所的数量比高校多。全国共享生物大分子相互作用仪数量超2台的单位北京25所全国共享生物大分子相互作用仪单位更多生物大分子相互作用仪器信息，请点击：小编精选|大分子相互作用仪导购篇 or 技术流派解析：带你重新认识大分子相互作用仪

p　strong　仪器信息网讯/strong 2019年10月23日-26日， 第十八届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA2019)在北京国家会议中心召开。东曹(上海)生物科技有限公司(简称：东曹)携四款新品盛装亮相本次展会，中国分析测试协会联合仪器信息网特别采访了公司董事、副总经理潘明祥。/pscript src="https://p.bokecc.com/player?vid=798E9F707E8F56D19C33DC5901307461&siteid=D9180EE599D5BD46&autoStart=false&width=600&height=490&playerid=5B1BAFA93D12E3DE&playertype=2" type="text/javascript"/scriptp　　本次展会，东曹带来高性能亲和色谱柱TSKgel FcR-IIIA-NPR、超高效液相色谱分析柱TSKgel UP-SW2000、第八代高速凝胶渗透色谱仪8420GPC，以及即将于全球上市的多角度光散射检测器LenS3四款新品。其中，FcR-IIIA-NPR色谱柱专为抗体药物糖链结构的分析和活性测定而开发，而8420GPC凝胶渗透色谱仪可以进一步减少易受温度变化影响的溶剂的基线波动，从而获得更稳定的基线信号。/pp　　在今年的JASIS2019上，东曹也首次展出公司研制的多角度光散射检测器LenS3。LenS3采用独有的光学专利光路设计与计算方法，解决了其他同类产品无法检测低分子物质的绝对分子量和回转半径这一难点，可用于测量合成聚合物、蛋白质、多糖等生物大分子的绝对分子量和分子尺寸。/pp　　对于东曹为何选择进入光散射检测器这一细分市场，潘明祥解释说：“仪器方面东曹拥有GPC、离子色谱，我们的客户更集中于企业的品质管理部门，检测器相对而言比较单一。许多来自高校、科研院所的科研工作者向我们提出需求，能否提供更多的检测器产品。几年间经过与合作伙伴的联合攻关，东曹多角度光散射检测器终于正式推出，除了传统的熔融性高分子分析业务外，我们更关注生物大分子市场，相信LenS3在上述市场将大有可为。”/pp　　东曹上海生物科技在中国的业务可分为体外诊断与色谱层析两大块。即便在全年经济形势不景气、行业增速趋缓的环境下，公司还能保持30%~35%的增速，层析填料业务的增速甚至能达到50%~70%。/pp　　strong原因为何?更多详情，敬请点击视频查看。/strong/ppbr//p