候选药物筛选是药物开发过程的第三个阶段。1 候选药物筛选的主要目的是继续筛选和选择最有前途的抗体,理想情况下可对一至两个抗体进行进一步的研究。
制药业已呈现出从化学合成药物向生物制剂的重大转变。生物制药有别于小分子药物,范围更广,涵盖各种活体生物衍生出的或通过生物技术来源生产的治疗用产品(疫苗、基因疗法和重组蛋白)。
生物制药的表征是通过一系列技术完成的,以了解其基本化学细节。
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- 与分子目标的结合亲和力、特异性和化学计量(比率)
- 结构稳定性和溶剂环境稳定性。
TA Instruments 的等温滴定量热仪 (ITC) 和差示扫描量热仪 (DSC) 系统,是能够提供高分辨率生物治疗结合和生物分子稳定性的强大分析工具。通过 ITC 揭示的热力学结合特征描述了结合事件的强度、特异性和化学计量。通过 DSC 生成的结构稳定性试验展示了高序结构的强度和弱点,表明了各结构域的行为及其相互作用。TA Instruments 的 Affinity ITC 和 Nano DSC 为生物分子研究中最严苛的应用程序提供了可靠性和易用性,并具有扩展自动化的功能,使用方便。
应用解决方案
疫苗疗法是使用一种物质或一组物质来摧毁肿瘤或感染性有机体的治疗方法。病毒蛋白和核酸通过自组合形成稳定的颗粒,以及病毒与宿主细胞结合和渗透的机制,是理解病毒感染基础的两个关键方面。与对应地高度结构化的病毒外壳蛋白的稳定相比,Nano DSC 能够更加有效地表征病毒衣壳蛋白在制剂中的热稳定性,而 ITC 可以通过测量病毒/细胞结合过程中释放或吸收的热量来获得驱动病毒/细胞结合过程的分子相互作用的基本信息。
Affinity ITC |
亲和力范围:低-mM 至 低-pM |
Nano DSC |
温度范围:-10℃ 至 130℃ |
基因疗法能够控制基因表达或改变活细胞的生物学特性,以治疗或治愈疾病。基因治疗有多种工作机制,如:用健康的基因拷贝替换致病基因,使功能异常的基因失活,或引入一种新的或改良的基因以帮助治疗疾病。Nano DSC 和 Affinity ITC 可应用于发现和配制各类基因治疗产品以及其工艺控制,以表征和监测药品装载、血清分型、杂质 (dsRNA)、结合特异性、衣壳稳定性和批间变异。
Affinity ITC |
亲和力范围:低-mM 至 低-pM |
Nano DSC |
温度范围:-10℃ 至 130℃ |
重组蛋白药物(酶、细胞因子、生长因子、激素、受体、转录因子、抗体、抗体片段等等)是一种重要的治疗药物,适用于最需要最新治疗方法的患者。重组蛋白疗法已开发用于治疗癌症、自身免疫疾病、感染性病原体暴露以及遗传疾病。
重组蛋白疗法通过重组 DNA 技术生成,其中涉及将一个进行蛋白编码的特定 DNA 序列插入插入活细胞(细菌或哺乳动物)中。然后蛋白在这些细胞中表达,接着通过一系列的纯化步骤进行提取。许多生物制剂,如单克隆抗体,都是属于重组蛋白疗法。
通过用 Nano DSC 和 Affinity ITC 进行热力学测量来表征重组蛋白为研究人员提供了一种原生的测量方法,无需外源化学物质(染料、标签等)即可快速选择最稳定的配方和工程结构体,因此,研究人员可以用缓冲液来了解正在研究的分子。
Affinity ITC |
亲和力范围:低-mM 至 低-pM |
Nano DSC |
温度范围:-10℃ 至 130℃ |
- 疫苗疗法
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疫苗疗法是使用一种物质或一组物质来摧毁肿瘤或感染性有机体的治疗方法。病毒蛋白和核酸通过自组合形成稳定的颗粒,以及病毒与宿主细胞结合和渗透的机制,是理解病毒感染基础的两个关键方面。与对应地高度结构化的病毒外壳蛋白的稳定相比,Nano DSC 能够更加有效地表征病毒衣壳蛋白在制剂中的热稳定性,而 ITC 可以通过测量病毒/细胞结合过程中释放或吸收的热量来获得驱动病毒/细胞结合过程的分子相互作用的基本信息。
Affinity ITC - 病毒结合
- 细胞结合
- 非靶标相互作用
亲和力范围:低-mM 至 低-pM
自动化:可兼容 96 孔板Nano DSC - 蛋白展开
- 核酸熔化/退火
- 衣壳的稳定性
温度范围:-10℃ 至 130℃
自动化:可兼容 96 孔板 - 基因疗法
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基因疗法能够控制基因表达或改变活细胞的生物学特性,以治疗或治愈疾病。基因治疗有多种工作机制,如:用健康的基因拷贝替换致病基因,使功能异常的基因失活,或引入一种新的或改良的基因以帮助治疗疾病。Nano DSC 和 Affinity ITC 可应用于发现和配制各类基因治疗产品以及其工艺控制,以表征和监测药品装载、血清分型、杂质 (dsRNA)、结合特异性、衣壳稳定性和批间变异。
Affinity ITC - 药物靶标结合和特异性
- 非靶标相互作用
亲和力范围:低-mM 至 低-pM
自动化:可兼容 96 孔板Nano DSC - 药物装载
- 血清分型
- LNP 稳定性
温度范围:-10℃ 至 130℃
自动化:可兼容 96 孔板 - 重组蛋白
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重组蛋白药物(酶、细胞因子、生长因子、激素、受体、转录因子、抗体、抗体片段等等)是一种重要的治疗药物,适用于最需要最新治疗方法的患者。重组蛋白疗法已开发用于治疗癌症、自身免疫疾病、感染性病原体暴露以及遗传疾病。
重组蛋白疗法通过重组 DNA 技术生成,其中涉及将一个进行蛋白编码的特定 DNA 序列插入插入活细胞(细菌或哺乳动物)中。然后蛋白在这些细胞中表达,接着通过一系列的纯化步骤进行提取。许多生物制剂,如单克隆抗体,都是属于重组蛋白疗法。
通过用 Nano DSC 和 Affinity ITC 进行热力学测量来表征重组蛋白为研究人员提供了一种原生的测量方法,无需外源化学物质(染料、标签等)即可快速选择最稳定的配方和工程结构体,因此,研究人员可以用缓冲液来了解正在研究的分子。
Affinity ITC - 结合亲和力
- 结合热力学
- 化学计量学
亲和力范围:低-mM 至 低-pM
自动化:可兼容 96 孔板Nano DSC - 蛋白稳定性
- 相变
- 热容
- 蛋白展开的热力学
温度范围:-10℃ 至 130℃
自动化:可兼容 96 孔板
博客
在药物开发的后期发现阶段,等温滴定量热法(ITC)是用于表征结合特性的最常用的工具。等温滴定量热法是一种高分辨率方法,用于完整表征结合反应的基本化学细节。等温滴定量热仪通过测量分子相互作用时释放或吸收的热量来完成测试。
药物开发是一个漫长且复杂的过程,从发现药物开始,如果成功,则以政府批准上市为结束。如下所述,药物开发过程中的每一步骤都有特定的目标,旨在进一步降选筛选适当的苗头药物和候选药物,直至获得通过批准的药物。
在整个 18 世纪,许多科学家都在质疑热的本质。Isaac Newton 认为,热量通过粒子的振动进行传递,而 Robert Hooke 则认为,热量是物体的一种属性,由其各部分的运动产生。 不过,在热测量历史中,广为人知的首位贡献者是苏格兰医生兼化学家 Joseph Black。 1761 年,他通过精确测量发现,对处于熔点的冰或处于沸点的水加热不会导致温度变化。 他的观察使他成为第一个区分温度和热量的科学家,标志着热力学的开端。
技术的发展日新月异。无论您是升级旧设备还是为您的工作台添加新技术,使用尖端仪器都一定会提高您实验室的效率和成果。新型仪器可提供更可靠的数据和更先进的功能,这对于始终立足于材料创新前沿而言至关重要。
抗体的稳定性对于抗体药物的性能至关重要。抗体具有较高的热稳定性对于制造具有合理保质期的产品以及避免抗体生物物理特性恶化的问题至关重要。
应用程序说明
- Characterizing Virus Structure and Binding
- Characterizing Protein – Protein Interactions by ITC
- Characterization of Biopharmaceutical Stability
- Advances in Native Binding Assays
- Determining Thermal Stability of Antibodies with a Nano DSC
- A Novel Thermodynamic Assay for Predicting and Monitoring Biomolecular Structure Stability
- Workflow Solutions: Choosing the Right ITC Binding Experiment
- Nano DSC: What to Consider when Choosing a Baseline and Model
- Isothermal Titration Calorimetry in Organic Solvent Systems