超高通量MAM助力基因治疗，引领MAM新时代

2022.3.17

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核酸药物，是继第一代小分子药物，第二代抗体与蛋白药物后，被称为“第三代药物革命”的药物。基于核酸药物的基因治疗，有望从根本上解决现在常规疗法不能解决的疾病，如由遗传基因导致的罕见病等。

生物药在生产过程中，由于生产工艺的微小变化，很可能导致产品质量属性（Product Quality Attributes, PQAs）的变化。尤其是关键质量属性（Critical Quality Attributes, CQAs）的改变将会很大程度上影响药物临床效果。因此，为了保障生物药产品的有效性与安全性，在药物研发、生产、批次放行检测等环节中，对产品质量属性进行评估和追踪非常重要。

目前，生物药在研发生产等环节监测PQAs，通常需要多种方法（如SEC、IEX、HILIC、ELISA等）相互配合完成。这对于制药企业在时间和成本上都是资源极大的消耗，因此需要更为先进的方法。

多质量属性方法MAM（Multi-Attribute Method）在推出时，在制药领域引起了极大的反响。MAM是基于LC-HRMS液相色谱-高分辨质谱系统的方法，其可以在一个方法中对多种PQAs同时进行监控与深入分析，从而可以通过单个LC-HRMS实验来取代多个传统QC放行和稳定性测试方法，进而帮助制药企业节省时间和成本。

布鲁克作为制药领域先进技术的领导者，拥有完整的MAM解决方案，不但可以提供基于LC-HRMS的多维MAM方法（完整蛋白、亚基、肽段等水平），还可以提供基于MALDI-TOF的超高通量MAM方法。

图1：布鲁克提供多维MAM解决方案

并且，专为生物制药客户打造的合规软件套装Biopharma Compass，可以同时支持基于LC-HRMS和MALDI-TOF的MAM分析，帮助客户灵活选择适合自己的MAM流程，从而实现定制化。

图2：合规软件Biopharma Compass提供包括多维MAM方法在内的丰富流程

对于传统基于LC-HRMS的MAM方法，虽然可以提供更为深度的信息，但由于受前端LC方法时长的限制，每天能分析的样本量有限。这就对每天有大量样本分析需求的企业（如CXO等）提出了挑战。并且，对于一些含盐或其它不适合质谱直接分析的样品，复杂的前处理步骤，也会消耗企业大量的时间和成本。

布鲁克提供的基于MALDI-TOF的超高通量MAM方法，可以将分析通量提升1000倍以上。最为先进的MALDI-TOF技术，分析一个样品仅需约0.3s，意味着即使完成1536点靶板（1536个样品）的分析，也仅需8min。而且MALDI-TOF分析，样品无需前处理，因此在进一步提高分析效率的同时，也减少了人力、耗材等方面的成本。将MALDI-TOF与LC-HRMS配合使用，能够极大提高企业分析平台从超高通量到完整表征的全套流程分析效率，实现从研发到质控各环节效率的全面提升。

超高通量MAM不仅体现在仪器的超高通量数据采集上，也同样体现在软件设计上。如下图，以384点靶板为例（下图左），软件界面可同时显示384个样品的不同质量属性，并以“交通灯”形式显示。所监测的质量属性，可以根据自己的需求自定义，并设置数值允许范围。通过这种“一目了然”的方式，可以快速定位“问题样品”及“出问题的质量属性”，便于快速放行决策。

图3:（左）超高通量MAM质量属性监测软件界面；（右）软件多质量属性窗口，结果以不同颜色标示

在基因治疗领域，超高通量MAM可以用于如寡核苷酸，腺相关病毒AAV、脂质纳米颗粒LNP等载体的质量属性监测，提升基因治疗相关产品研发、生产、质控等环节的效率。

应用案例一

寡核苷酸

下图为利用MALDI-TOF对18 mer和20 mer的寡核苷酸进行快速分析监测。

图4：MALDI-TOF分析18 mer及20 mer寡核苷酸

图5：Biopharma Compass软件分析寡核苷酸修饰

应用案例二

腺相关病毒AAV

腺相关病毒AAV（Adeno-Associated Virus）是目前基因治疗中常用的核酸药物载体，其衣壳主要由3种衣壳蛋白VP1、VP2、VP3组成。VP1/VP2/VP3的比例通常被认为是1/1/10。对于重组AAV（rAAV, recombinant AAV），VP1/VP2/VP3比例的变化将可能影响载体对核酸药物的递送能力等特性。如下图，Oleksandr Kondratov等利用MALDI-TOF，对rAAV5中VP1/VP2/VP3的比例进行快速监测。（Oleksandr Kondratov, et al. Molecular Therapy Vol. 25 No 12. 2017）

图6：（A）rAAV5衣壳中VP1、VP2、VP3序列；（B）rAAV5衣壳经胰蛋白酶酶解后样品经MALDI-TOF分析谱图；（C）来源于VP1或VP3的肽段TWVLPSYNNHQYR经同位素标记后以1:1混合以计算相对含量。

应用案例三

脂质纳米颗粒LNP

脂质纳米颗粒LNP（lipid nanoparticle）也是目前基因治疗中常用的核酸药物载体。对LNP进行结构优化改造，将有助于将药物更有效地递送至靶细胞，并提高药效。如下图，Zhaohui Wang等利用MALDI-TOF，对TMT修饰后的脂质体进行快速表征。（Zhaohui Wang, et al. Biomaterials 34 (2013) ）