支持包括疫苗在内的重组蛋白开发的先进NMR方法

NMR在疫苗和重组蛋白领域有着悠久的历史(1,2)，其中包括许多诺贝尔奖项(3)。Kurt Wütherich（瑞士）因“核磁共振波谱法测定溶液中生物大分子的三维结构”而获得诺贝尔化学奖（2002年）。凭借其在高阶结构测定中的能力，以及其定量性质，NMR在几十年来一直是一种强大、稳定且应用普遍的技术。

作为NMR在蛋白质药物领域中应用价值的证据，最近的研究集中在用1D质子和2D（质子和碳或氮）法研究蛋白质的高阶结构。在过去几年间，Amgen发表了几篇关于利用质子（1H）NMR分析制备单克隆抗体的论文(6,7)。在他们的工作中，Amgen的科学家们开发出了一种有效的方法，即：通过数学方法去除缓冲区产生的信号并放大微小的波谱差异，从而在配方缓冲区中生成完整的mAb指纹波谱。所得波谱显示出具有可比性的抗体的结构和流体动力学特征（例如，对照样与经过工艺改变的试样进行比较）。该方法可用于以相对快速和有效的方式比较和表征抗体。

目前已经使用2D NMR方法（如质子 – 碳）进行了大量抗体研究方面的工作，这些研究主要在各监管机构进行，如国家标准与技术研究所（NIST–洛克维尔，MD www.nist.gov）、加拿大卫生部（https://www.canada.ca/en/health-canada.html）。John Marino等人在NIST的工作中，通过自然丰度下的碳 – 质子2D NMR观察单克隆抗体结构(8)，并利用对2D NMR数据的多变量分析来促进对抗体高阶结构相似性的评估(9)，就是其中的一个主要实例。在利用NMR进行抗体质量评估方面，还有一个网络研讨会可提供有价值的信息。同样，生物仿制药评估是NMR在确定抗体（蛋白质）相似性以及比较蛋白质药物高阶结构中的一个颇有吸引力的目标，正如NIST、加拿大卫生部和其它机构所突出的对一种鱼肝菌类似物所进行的2D NMR评估(10)。

加拿大卫生部的工作意义重大，因为它既使用1D轮廓来建立指纹并比较相似性，又在发现差异的情况下，使用2D方法检查样本。在这里也可找到通过对加拿大卫生部科学家Yves Aubin访谈获取、并在下文中引用(11)的其它信息。值得注意的是，2D NMR也是定量的，而且近年来，NMR方面的一个重要进展是USP和EDQM方法的开发，可区分正常肝素和掺假肝素，一种12-15 kDa糖胺聚糖聚合物(12)。与其它技术和操作相似，随着NMR在临床领域取得最新进展，在后期工艺开发和制造中使用NMR方法的人必须遵守良好实验室规范（GLP）或良好制造规范（GMP）的原则(13)。

总之，NMR已成功应用将近20年，用以确定生物药物的质量，包括抗体、疫苗、多糖和肽。此外，随着计算处理能力的不断提高、高场NMR系统以及新附件（包括断字技术）的发展，NMR将继续在这一领域发展壮大。

参考文献

1. Wüthrich K.；Nat StructBiol 1998;5 (suppl): 492–495
2. “核磁共振波谱及其在生物医学研究中的应用”；Elsevier Press (!996) S. K. Sarkar (editor)
3. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Nobel_laureates_in_Physics
4. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-59573-7.00013-0 （第13章）
5. Berti, F.（第12章）in Bernd Lepenies (ed.)；“碳水化合物疫苗：方法和方案”；Methods in Molecular Biology, vol. 1331, DOI 10.1007/978-1-4939-2874-3_12
6. L. Poppe等；Anal. Chem., 85, 9623−9629 (2013)
7. L. Poppe等；Anal. Chem., 87, 5539-5524 (2015)
8. Robert G. Brinson, John P. Marino等；（2019）；mAbs, 11:1, 94-105, DOI: 10.1080/19420862.2018.1544454
9. Arbogast等；Anal. Chem., 89 (21), 11839–11845 (2017)
10. Nature Biotechnology Letters 34 (2), 139-141 (2016)
11. Yves Aubin 访谈：https://www.youtube.com/watch?v=ZmxJBpJdz3Y
12. https://www.bruker.com/products/mr/videos/ronzoni-institute.html
13. https://www.bruker.com/products/mr/mr-in-pharma/instrument-qualification.html