为什么蛋白质组学是国际领先药企的必用技术平台
以质谱技术为基础的蛋白质组学分析,可以对样品中的蛋白质进行大规模鉴定。相较于经典的药物分析方法,蛋白质组学方法具有无偏、现场、大规模的特点。
无偏:在比较不同样本间,蛋白质含量的差异变化时,相对定量蛋白质组分析不需要像WB等技术,只是对预先设的少量目标蛋白进行分析。而是完全根据采集出的数据进行分析,是完全数据推动的。这在一定程度上避免了人经验的局限性。
现场:蛋白质组学技术是直接针对细胞内的蛋白进行分析,不需要纯化表达某些目标蛋白后,再进行分析。因此是对蛋白在细胞内真实现场状态的分析。
大规模:蛋白质的大规模鉴定是蛋白质学技术的突出特长,在一次实验中,根据样品的不同,一般可对4000到12000个蛋白质进行定性和相对定量。
基于以上特点,蛋白质组学技术可以在药物的靶向性分析、特别是药物的多靶、错靶方面提供极具价值的关键信息。因此,蛋白质组学技术的与Crystallography/Cryo-EM等结构生物学技术,HiBiT/IF/Nano-BRET等细胞生物学技术,SPR/FP/MST/HTRF/WB等生物化学、生物物理学技术,形成了非常密切的信息互补关系,已经成为创新药物研发的重要分析手段。
因此,国际领先医药企业都自建或者大量外包使用蛋白质组学分析平台。
蛋白质组学在创新药研发中的主要应用领域
蛋白质组学方法丰富多样,可以针对药物研发和应用的靶点发现/机理研究、临床前化合物筛选、临床实验、药物临床应用四个阶段的不同需要,提供对应的分析方法和策略。
相对定量蛋白质组策略(Relative quantitation proteomics)是众多蛋白质组学方法的基础,通过对比不同状态样本中蛋白种类及含量的差异,来探索疾病及药物作用机理和效果。此方法策略已经广泛应用于靶向降解药物,如PROTAC、分子胶、DAC的靶点降解能力评价及脱靶发现中。
糖基化、泛素化、磷酸化等翻译后修饰蛋白质组学方法,通过针对性富集糖基化和磷酸化修饰,结合相对定量蛋白质组学策略,可以对药物作用机理在修饰层面进行规模化解析,实现药物对蛋白相互作用网络、降解、信号传导通路等的深度解析。
以单细胞蛋白质组学(Single cell proteomcis)为代表的痕量蛋白质组技术,与各种药效评价模型如单细胞体系、类器官体系等联用,可在不同层面对药物作用效果进行。
血浆蛋白质组(Plasma proteomics)方法等体液蛋白质组技术(如尿蛋白质组、外泌体蛋白质组),适用于疾病标志物、药效预测标志物的发掘等。
限制性酶切质谱法(LiP-MS,Limited Proteolysis MS),细胞热转移实验(CETSA,Cellular Thermal Shift Assay), 药物亲和反应靶点稳定性技术(DARTS,drug affinity responsive target stability),以及基于活性的蛋白质分析(Activity-based protein profiling,ABPP)等化学蛋白质组技术,主要应用于化合物靶点发现,筛选优化小分子化合物结构方面。
交联质谱法(Crosslinking MS),免疫共沉淀质谱法(IP/CO-IP/Pull-down MS),Turbo ID等临近蛋白标记技术,以及氢氘交换质谱(hydrogen deuterium exchange mass spectrometry, HDX MS), 适用于蛋白质与小分子、蛋白质与蛋白质相互作用定性及高级结构分析。
此外,通过质谱表征,可以对抗体、AAV、ADC、共价药物的序列、修饰位点及含量、DAR值等进行质量评价。