核苷由堿基及核糖構(gòu)成,是生物體內(nèi)用于合成遺傳物質(zhì)(DNA和RNA)的重要原料!除8種常見核苷外,還存在多種天然修飾核苷以及經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的化學(xué)合成的修飾核苷。修飾核苷主要用作各類核苷類藥物(抗癌藥物等)的研發(fā)以及作為合成小核酸藥物的原料等。
01
隨著瑞德西韋被FDA批準(zhǔn)為治療的藥物,核苷類藥物以及相關(guān)衍生藥物再次受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注,它是臨床上用于治療病毒感染性疾病、腫瘤、艾滋病等的一類重要的藥物。
在藥物研發(fā)的進(jìn)程中,為了提升核苷類分子的藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)性質(zhì),常針對(duì)核苷的堿基、糖苷鍵、糖環(huán)等進(jìn)行修飾,從而降低核酸類藥物的免疫原性并提升穩(wěn)定性,經(jīng)常需要開發(fā)對(duì)應(yīng)的雜質(zhì)分析和原料檢測方法。
案例1:對(duì)胞磷膽堿鈉及相關(guān)化合物分析
色譜條件
色譜柱:Gemini 5µm NX-C18, 4.6×250mm
流動(dòng)相:磷酸三乙胺緩沖液
流速:0.5mL/min
柱溫:30℃
進(jìn)樣量:20µL
波長:276nm
02
假尿苷(Pseudouridine)是RNA上豐富的修飾核苷,又被稱為RNA的“第五種核苷"。2005年,Katalin Karikó等人發(fā)現(xiàn)將假尿苷引入RNA中能降低其免疫原性,并且RNA的免疫原性隨著假尿苷引入比例的增高而降低。2008年,Katalin Karikó等人還發(fā)現(xiàn)用假尿苷替代尿苷的mRNA不僅能極大地降低mRNA的免疫原性,還能提高mRNA的穩(wěn)定性并增強(qiáng)其翻譯能力。2015年,Oliwia Andries等人發(fā)現(xiàn)用N1-甲基假尿苷替代尿苷比用假尿苷替代尿苷更能降低mRNA的免疫原性,且更能增強(qiáng)mRNA的蛋白表達(dá)能力。
這些研究提示,將假尿苷或N1-甲基假尿苷引入mRNA或許能有效降低mRNA疫苗的免疫原性,增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性,且增強(qiáng)其蛋白表達(dá)能力。
我們?cè)贗VT反應(yīng)過程中,對(duì)反應(yīng)體系中各種有效組分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控非常關(guān)鍵。
案例2:幾種三磷酸尿苷的類似物用液相色譜法快速檢測
色譜柱:Kinetex Biphenyl 100?(3.0×150mm, 2.6μm); P/N:00F-4622-Y0
流動(dòng)相A:150mM三乙胺+15mM正己胺(用磷酸調(diào)節(jié)pH至7.8)
流動(dòng)相B:甲醇
流速:0.5mL/min
檢測器:260nm
柱溫:40℃
自動(dòng)進(jìn)樣器溫度:8℃
時(shí)間(min) | A(%) | B(%) |
0 | 85 | 15 |
20 | 75 | 25 |
20.1 | 85 | 15 |
25 | 85 | 15 |
圖1. Kinetex Biphenyl上3種類似物混標(biāo)丨譜圖
因?yàn)槿齻€(gè)類似物的結(jié)構(gòu)高度相似,特別是UTP和Me-pUTP,疏水性極為相似,用普通的C18反相色譜柱難以分離。通過色譜柱篩選,我們發(fā)現(xiàn)Kinetex Biphenyl核殼固定相由于芳香族特殊的選擇性,可以對(duì)幾種同系物分離,該方法可以用于反應(yīng)體系中組分的快速檢測。
我們?cè)僬归_一下
03
mRNA藥物生產(chǎn)工藝大致可分為5個(gè)模塊:質(zhì)粒生產(chǎn)、質(zhì)粒線性化、體外轉(zhuǎn)錄合成反應(yīng)(IVT)、mRNA純化、LNP包封。針對(duì)mRNA的批量合成,目前較為高效的方式為體外轉(zhuǎn)錄(In Vitro Transcription, IVT)。IVT是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的酶催化過程,在合成mRNA的過程中,除DNA模板外,需加入所需的酶、三磷酸核苷酸及其它相關(guān)試劑。
三磷酸核苷酸極性很強(qiáng),在反相色譜上保留很弱,由于結(jié)構(gòu)非常相似,不能實(shí)現(xiàn)良好分離。通過添加離子對(duì)試劑來增強(qiáng)三磷酸核苷在C18色譜柱上的保留并改善分離。
案例3:5種三磷酸核苷酸單體的IP-RP分離
色譜柱1:Biozen Oligo(4.6×150mm, 2.6μm); P/N:00F-4790-E0
色譜柱2:Clarity Oligo-RP(4.6×150mm, 3μm); P/N:00F-4441-E0
流動(dòng)相A:150mM三乙胺+15mM正己胺(用磷酸調(diào)節(jié)pH至7.8)
流動(dòng)相B:流動(dòng)相A:乙腈(1:1)
流速:0.8mL/min
檢測器:260nm
柱溫:50℃
自動(dòng)進(jìn)樣器溫度:8℃
進(jìn)樣量:1µL
時(shí)間(min) | A(%) | B(%) |
0 | 85 | 15 |
20 | 75 | 25 |
20.1 | 85 | 15 |
25 | 85 | 15 |
圖1. 色譜柱1 Biozen Oligo混標(biāo)譜圖
圖3. 色譜柱2 ClarityOligo-RP混標(biāo)譜圖
因?yàn)槿姿岷塑账岬挠H水性很強(qiáng),在磷酸鹽緩沖體系下的保留偏弱,分離度也不好。在反相離子對(duì)條件下可以發(fā)現(xiàn)保留明顯增強(qiáng),并且5個(gè)單體都可以很好的分離。
Biozen Oligo為2.6µm的核殼顆粒,跟3µm全多孔硅膠顆粒的Clarity Oligo-RP相比,可以看到峰更加尖銳,柱效和分離度更高;而后者的保留略強(qiáng),峰的對(duì)稱性更好。
反相離子對(duì)色譜條件需要在流動(dòng)相中添加烷基胺類離子對(duì)試劑,流動(dòng)相的pH比較高。如果是傳統(tǒng)的硅膠顆粒C18柱,對(duì)壽命會(huì)有挑戰(zhàn)。Biozen Oligo 2.6µm和Clarity Oligo-RP 3µm兩款色譜柱均采用雜化硅膠技術(shù),色譜柱可以耐受1-12的pH,更經(jīng)久耐用。
案例4:分離CTGA四個(gè)核苷酸
色譜柱:Venusil AQ C18 10µm 21.2×250mm
流動(dòng)相:A: 水(50mM甲酸銨) B: 甲醇:水=20:80
流速:20ml/min
波長:260nm, 280nm
進(jìn)樣量:1400µL(100mM單體CTGA各100µL混合后加流動(dòng)相A 1mL)
Time | B% |
0 | 0 |
11 | 0 |
20 | 100 |
Agela AQ C18 10µm填料,用甲酸銨的方法可以分離CTGA四個(gè)核苷酸。
案例5:改性核苷酸樣品制備
儀器:Agela Astra中壓制備系統(tǒng)
色譜柱:Flash HILIC 20-35μm 100? 4g四支串聯(lián)
流動(dòng)相:A: 水(25mM乙酸銨) B: 乙腈:水=75:25(25mM乙酸銨, pH6.7)
流速:15ml/min
檢測波長:260nm; 220nm
進(jìn)樣量:20mg
Time | B% |
0 | 100 |
40 | 87 |
繼續(xù)皮一下,
彩蛋依舊是熱點(diǎn)應(yīng)用分享
1
對(duì)五種關(guān)鍵核苷進(jìn)?了全?HPLC分析:腺苷、?苷、尿苷、胞嘧啶和N6-甲基腺苷(m6A)。?譜峰顯?了不同的保留時(shí)間,說明了HPLC在分析核苷和修飾形式??的多功能性【1】。
2
生物素化寡脫氧核苷酸的合成純化
紫外線誘導(dǎo)的6-4TT聚合后用Venusil MP C18醋酸銨體系純化,采用UHPLC-Q-TOF/MS對(duì)制備的含ODN的6-4TT進(jìn)行表征和堿性穩(wěn)定性驗(yàn)證。生物素化的含6-4TT的寡脫氧核苷酸被用于篩選針對(duì)6-4TT光產(chǎn)物的高親和力抗體。預(yù)計(jì)該合成的探針可用于檢測與該病變結(jié)合的蛋白質(zhì)并評(píng)估6-4TT DNA螺旋構(gòu)象的影響【3】。
“
3
(化學(xué))酶促合成是傳統(tǒng)化學(xué)方法的寶貴替代方案,但由于生物催化劑的生產(chǎn)成本過高,降低了此類工藝的可行性。然而在連續(xù)酶膜反應(yīng)器(EMR)中可以提高生物催化劑使用率直到其失活,因此它們?yōu)槭褂米杂扇芙獾拿高M(jìn)行間歇酶促反應(yīng)提供了一種有價(jià)值的替代方案。在EMR中,酶通過合適的膜保留在反應(yīng)器中。因此,可以避免載體材料上進(jìn)行固化,以及酶活性的相關(guān)損失。使用自由溶解酶的EMR應(yīng)用,有助于集成生物催化劑分離的連續(xù)過程,從而降低生物催化劑的總體成本并增強(qiáng)核苷生產(chǎn)的下游加工【2】。
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