| 24小時(shí)熱門版塊排行榜 |
| 7 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 2242 | 回復(fù): 6 | ||||
[交流]
關(guān)于親和色譜,你真正了解多少? 已有6人參與
|
|
此文是某書的節(jié)選,我放在這,旨在提高大家對(duì)親和層析缺陷的認(rèn)識(shí),歡迎大家討論交流。 親和色譜被認(rèn)為是理想的色譜法,它具有特異性高,操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn);通過(guò)加樣、預(yù)洗、洗脫純化產(chǎn)物。高特異性和簡(jiǎn)便性的代價(jià)往往很高,但這并不是指介質(zhì)本身的價(jià)格。親和色譜含有很多復(fù)雜的因素,在純化過(guò)程中具有極為重要的作用,如果忽視了這些復(fù)雜因素,付出的代價(jià)會(huì)更高。 1.產(chǎn)物變性 產(chǎn)物變性是親和色譜法最嚴(yán)重且長(zhǎng)期存在的問(wèn)題之一。這種現(xiàn)象在配體親和力較強(qiáng)、需要苛刻的條件洗脫產(chǎn)物時(shí)尤其明顯。洗脫時(shí)常選擇低pH的條件,最典型的是pH2.5~3.0。研究表明蛋白質(zhì)暴露在這種條件下會(huì)發(fā)生永久性的構(gòu)象改變。正常情況下疏水殘基被隱藏在一級(jí)結(jié)構(gòu)域內(nèi)部,但在洗脫條件下就暴露出來(lái)了,蛋白質(zhì)與柱子非特異疏水性結(jié)合相應(yīng)增加。此外,另一個(gè)后果就是蛋白質(zhì)發(fā)生聚合的概率上升,親和純化后用分子篩分離蛋白質(zhì)可以很容易地證明這一點(diǎn)。 構(gòu)象改變后還有一個(gè)常見(jiàn)但不十分明顯的現(xiàn)象:產(chǎn)物蛋白質(zhì)的水解率增加。蛋白質(zhì)水解程度輕而人們往往注意不到,但這個(gè)問(wèn)題仍然廣泛存在。最隱蔽也最容易被忽視的問(wèn)題是二級(jí)結(jié)構(gòu)效應(yīng)器的修飾現(xiàn)象?贵w就是一個(gè)很好的例子:抗體分子的非抗原結(jié)合區(qū)域含有大量與各種蛋白質(zhì)、糖類和免疫細(xì)胞結(jié)合的受體。受體發(fā)生構(gòu)象修飾后,其功能也會(huì)發(fā)生改變。所有這些提高增加蛋白質(zhì)的聚合性、裂解性和改變效應(yīng)器功能的因素都可以 (可能)引起改變產(chǎn)物的有效性、安全性和藥物代謝動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的變化,甚至改變蛋白質(zhì)的治療功能。因此應(yīng)該在選擇洗脫條件時(shí)考慮到以上因素。 解決上述問(wèn)題的方法之一是選擇較溫和的洗脫條件。第一個(gè)反對(duì)此方法的意見(jiàn)是: “如果用較溫和的pH,洗脫的效率就會(huì)降低。”實(shí)際上適當(dāng)?shù)纳遬H也可以可能完全不影響洗脫效率,當(dāng)然這樣需要投入精力尋找有效的pH的范圍。如果只改變pH而不影響產(chǎn)率,就有很多機(jī)會(huì)了。生物親和性是由疏水作用力、電荷作用、氫鍵和其他機(jī)制復(fù)合作用而介導(dǎo)的,十分復(fù)雜。低pH可以扭曲蛋白質(zhì)分子,使之變形而無(wú)法與配體結(jié)合,除此之外還可以利用一個(gè)或多個(gè)其他作用機(jī)制來(lái)洗脫。當(dāng)然只靠這些無(wú)法構(gòu)成有效的洗脫,但卻可以改善洗脫蛋白質(zhì)所需的苛刻pH條件。例如50%的乙烯乙二醇能夠降低疏水作用。這個(gè)濃度下的乙烯乙二醇對(duì)于大部分蛋白質(zhì)都是穩(wěn)定的,同時(shí)蛋白質(zhì)的極性也能大幅度非常有效地降低蛋白質(zhì)的極性。乙烯乙二醇為非離子性分子,對(duì)下游的電荷純化方法也沒(méi)有影響。再如,1mol/L尿素可斷開(kāi)氫鍵作用,這個(gè)濃度的尿素對(duì)蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響極小,而且和乙烯乙二醇一樣,它也是非離子性的。0.5~1mol/L的尿素足以屏蔽一切電荷作用,且不會(huì)明顯增強(qiáng)疏水作用。也可以用相同濃度的促溶性鹽如高氯酸鈉代替尿素,促溶性鹽不僅僅能屏蔽電荷作用,它的促溶性還可以削弱電荷作用。 采取這些措施后可以提高洗脫液一個(gè)pH單位,一般來(lái)說(shuō)這已經(jīng)足夠了。但是產(chǎn)生了一個(gè)不可避免的問(wèn)題:采取上述措施會(huì)不會(huì)與單獨(dú)用pH洗脫一樣引起蛋白質(zhì)的變性?答案是不會(huì)。試想一下,如果你要將一塊釘在墻上的橡木板取下來(lái)移作他用,木板用螺絲釘擰緊在墻上,用釘子釘著,還用膠水粘著。如果只用一根撬棍想要完好無(wú)損地撬開(kāi)木板的可能性很小,但若是先除去螺絲和釘子,再用熱水浸濕膠粘處,使之松動(dòng),就可以輕松的取下木板,且損傷木板的可能性也減少了。但第二個(gè)障礙又產(chǎn)生了:這些操作抵消了親和色譜的簡(jiǎn)便性。經(jīng)典的研究主要注重的是親和反應(yīng)機(jī)制,但是也需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立有效且變性率低的洗脫緩沖液。 盡管人們投入了很大力量建立不引起變性的洗脫緩沖液,但仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)洗脫產(chǎn)物具有易于聚合和水解的傾向,或者一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)功能受到修飾的現(xiàn)象。事實(shí)就是這樣殘酷,變性在某種程度上是不可避免的。對(duì)親和反應(yīng)的研究一致表明,結(jié)合反應(yīng)發(fā)生時(shí)會(huì)伴隨出現(xiàn)一種被稱為誘導(dǎo)契合的現(xiàn)象。誘導(dǎo)契合是指當(dāng)反應(yīng)物相遇時(shí),不僅親和配體,還有受體都會(huì)發(fā)生構(gòu)象改變,使兩個(gè)分子牢牢鎖住。誘導(dǎo)契合最好的證據(jù)之一是產(chǎn)物與配體可以在溫和的條件下結(jié)合,但想分開(kāi)它們卻需要相當(dāng)嚴(yán)格的條件。有一個(gè)最好的例子如Protein A與IgG的結(jié)合,Protein A結(jié)合在Cg2和Cg3結(jié)構(gòu)域間的疏水裂隙內(nèi),X射線晶體衍射數(shù)據(jù)顯示Cg3在分子接觸后不受影響,但Cg2結(jié)構(gòu)域向Protein A和Cg2縱向移動(dòng)。除了結(jié)合區(qū)域的構(gòu)象改變,結(jié)合反應(yīng)還使受體富集的末端第三Cg2結(jié)構(gòu)域發(fā)生變化,這會(huì)引起Cg2之間的糖結(jié)構(gòu)的局部旋轉(zhuǎn)和不穩(wěn)定,且這些影響是永久性的。不管如何小心選擇洗脫條件,純化后的產(chǎn)物與未經(jīng)親和色譜的對(duì)照物相比,蛋白質(zhì)的行為特征的改變總是可檢測(cè)到。但這并不意味著建立溫和的洗脫條件毫無(wú)意義,相反是非常有用的,只不過(guò)這些措施都不能完全避免蛋白質(zhì)的變性。 2.滲漏 親和色譜的第二個(gè)問(wèn)題是生物親和配體和雜質(zhì)的滲漏。滲漏現(xiàn)象很隱蔽卻十分嚴(yán)重。正是由于滲漏現(xiàn)象,美國(guó)食品藥物管理局(FDA)要求用于生產(chǎn)生物活性物質(zhì)的親和配體與生產(chǎn)的終產(chǎn)物使用相同的申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn),甚至到控制親和配體的純化過(guò)程。例如常用于親和色譜的Protein A,由固定了人類單抗IgG的親和色譜純化。IgG色譜柱可能含有病毒,如果滲漏到純化的Protein A中,病毒就有可能進(jìn)入到純化終產(chǎn)物。即使徹底控制了病毒的污染,卻還有一個(gè)問(wèn)題:Protein A來(lái)源于致病菌,有含有有害雜質(zhì)的危險(xiǎn)。有些色譜介質(zhì)生產(chǎn)廠家用重組的非致病菌專門生產(chǎn)Protein A來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,并用非生物學(xué)方法純化Protein A。 如果自己制備單抗色譜柱來(lái)純化某個(gè)生物活性物質(zhì),產(chǎn)生單抗的細(xì)胞系的致病性不是主要問(wèn)題,而病毒污染卻是必須要處理的,也要仔細(xì)檢測(cè)終產(chǎn)物是否含有BSA、HCP、DNA、內(nèi)毒素等。 以上所討論的問(wèn)題只是滲漏最簡(jiǎn)單的一個(gè)方面。生物活性配體本身對(duì)產(chǎn)物安全性和有效性的影響似乎比那些與配體同時(shí)固定的雜質(zhì)更大。例如Protein A,有150多篇文獻(xiàn)描述了它能夠干擾現(xiàn)有的每一個(gè)免疫機(jī)制,這并不奇怪,如果不是這樣反倒更令人奇怪。親和配體對(duì)IgG(一個(gè)可以稱為自然免疫軸心的分子)的影響非常大。同樣其他親和配體也是如此。親和色譜的優(yōu)勢(shì)在于它能識(shí)別分子的某種特殊性質(zhì),并將此分子從其他沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)的分子中分離出來(lái)。但問(wèn)題也隨之產(chǎn)生了:分子的這些特殊性質(zhì)往往與其某方面功能直接相關(guān)。以抗原和抗體為例,相關(guān)的功能可能是基礎(chǔ)的,如抗原結(jié)合功能;也可能是其他功能,如補(bǔ)體的固定。這就使得親和配體有極大可能會(huì)直接干擾產(chǎn)物的功能,或影響分子有效性,改變生物清除率以及其他藥物代謝動(dòng)力學(xué)的行為。 色譜介質(zhì)生產(chǎn)廠家已采取措施盡量減少滲漏,有些甚至宣布已經(jīng)研制出無(wú)滲漏的固定基質(zhì),但似乎不太可能。親和基質(zhì)的破壞和固定聯(lián)合鍵的斷裂只是生物活性配體滲漏來(lái)源的一小部分。滲漏的主要來(lái)源是蛋白質(zhì)的酶切裂解。對(duì)于固定的抗體,常見(jiàn)的是Fab段或F(ab)′段斷裂,裂解酶主要來(lái)源于所加的樣品,如加樣流入的液體,或是抗體制備時(shí)帶有的。對(duì)于固定的Protein A,裂解變性嚴(yán)重且相當(dāng)廣泛,事實(shí)上目前也是無(wú)法控制的。這一點(diǎn)可以由配體的結(jié)構(gòu)了解到:Protein A由5個(gè)緊湊的柱狀的蛋白酶抗性的IgG結(jié)合域構(gòu)成,并由易于被蛋白酶裂解的無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)連接。其他配體只出現(xiàn)特定斷裂形式,但Protein A的5個(gè)結(jié)構(gòu)全部可以斷裂,而且都會(huì)滲漏。 綜上可知,除去漏出物非常重要,但問(wèn)題是漏出的配體是結(jié)合在產(chǎn)物上的。與最初親和柱俘獲產(chǎn)物蛋白質(zhì)一樣,只要緩沖液條件允許,漏出物會(huì)很快與純化產(chǎn)物再聚合。如果漏出物的分子特性與產(chǎn)物有較大區(qū)別,還有可能將漏出物與產(chǎn)物的復(fù)合物分離。例如,如果產(chǎn)物與陰離子交換劑結(jié)合差,而漏出物結(jié)合得很好,復(fù)合物與陰離子交換劑的結(jié)合能力就介于兩者之間,可以被選擇性地除去。一部分產(chǎn)物會(huì)因此而損失 (產(chǎn)物是與滲漏物結(jié)合的),但這種方法通常有效。不過(guò)更常見(jiàn)的是,復(fù)合物的特性允許除去一部分漏出物,可除去的量不夠。例如Protein A 比IgG的疏水性強(qiáng),但只稍強(qiáng)一點(diǎn)。在疏水柱上洗脫產(chǎn)物―漏出物復(fù)合物的條件與洗脫產(chǎn)物的條件十分相似,要除去50%的漏出物可能會(huì)損失50%的產(chǎn)物。 更有效的方法是在漏出物與產(chǎn)物解離條件下分離兩者。例如,若有小片斷的漏出物與相對(duì)大分子的產(chǎn)物相結(jié)合,則可以在親和柱洗脫條件下用分子篩分離。這樣做的弊端是延長(zhǎng)了產(chǎn)物在變性條件下的暴露時(shí)間。陽(yáng)離子交換是一種很好的替代方法:在pH足夠低的條件下,大部分蛋白質(zhì)可以與陽(yáng)離子交換劑結(jié)合,如已知漏出物與產(chǎn)物解離的pH即可。只要漏出物的洗脫性質(zhì)與產(chǎn)物有足夠的差別就可以把兩者分開(kāi)。陽(yáng)離子交換之所以優(yōu)于分子篩是因?yàn)楫?dāng)?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)合在陽(yáng)離子交換劑上時(shí),由于位阻限制,蛋白質(zhì)對(duì)構(gòu)象變異的抵抗能力高于相同條件下溶液中游離的蛋白質(zhì)。很多蛋白質(zhì)在低pH的溶液中迅速發(fā)生變性,但若陽(yáng)離子柱結(jié)合后可以穩(wěn)定保持幾個(gè)小時(shí),這些時(shí)間足夠除去漏出物。 如果由于某些原因不能大量除去漏出配體,仍然有必要計(jì)算漏出的量,并確認(rèn)對(duì)產(chǎn)物安全性和有效性無(wú)不利影響的配體含量的最大值。這一步也比表面上看起來(lái)要復(fù)雜得多。如果體系內(nèi)含有漏出配體,配體與產(chǎn)物相結(jié)合后,可能會(huì)占據(jù)抗原結(jié)合位點(diǎn),導(dǎo)致無(wú)法根據(jù)抗原結(jié)合來(lái)準(zhǔn)確定量。這并不僅僅是理論上的假設(shè),而是一個(gè)已證實(shí)的現(xiàn)象。為了得到精確的測(cè)量值,必須建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線——Protein A與IgG各型、各亞型的親和曲線。這意味著需要用與產(chǎn)物相同亞型的非Protein A純化的抗體來(lái)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,曲線的準(zhǔn)確性也受Protein A不同結(jié)構(gòu)域數(shù)量的構(gòu)象的影響,這一點(diǎn)相當(dāng)麻煩。為了準(zhǔn)確起見(jiàn),建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的Protein A的構(gòu)象必須與樣品相同。但直接了解樣品中Protein A的構(gòu)象幾乎沒(méi)有什么可行性,除此之外還有其他的復(fù)雜性。從實(shí)際操作的角度來(lái)看,惟有將漏出的Protein A徹底地分離出來(lái),并根據(jù)純化Protein A的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)照求得回收的量,準(zhǔn)確測(cè)量漏出量。 3.成本 親和色譜的其他缺點(diǎn)都很明了,但最明顯的是此方法成本昂貴。對(duì)于同樣的基質(zhì),購(gòu)買親和配體的價(jià)格要比離子交換劑貴7~15倍。如果自己制備親和介質(zhì),直接的耗費(fèi)是降低了,但卻增加了研究的費(fèi)用,最終總耗費(fèi)很可能超過(guò)直接購(gòu)買介質(zhì)的費(fèi)用。這會(huì)使整個(gè)純化過(guò)程的成本增加。有資料證明:一步親和純化單位量蛋白質(zhì)的成本要比兩步離子交換法純化高9倍。若產(chǎn)物在體內(nèi)使用,為了除去漏出物和其他雜質(zhì)還需額外的純化步驟,成本會(huì)更高。使用壽命逐漸降低是生物親和介質(zhì)的另一個(gè)局限性,同時(shí)也是一個(gè)增加成本的因素。大部分親和介質(zhì)不能耐受用非生物性物質(zhì)清洗和消毒的條件。即便可以耐受,也只能有限地循環(huán)使用幾次。很多親和介質(zhì)還會(huì)在進(jìn)料時(shí)發(fā)生生物變性,如上文提到的Protein A就十分容易被裂解,尤其是在正常加樣pH中性偏堿的條件下。雖然親和介質(zhì)最初制備和更換的費(fèi)用已經(jīng)相當(dāng)高,但這與隨產(chǎn)物變性和配體滲漏而來(lái)的檢測(cè)認(rèn)證費(fèi)用相比仍是微不足道的。 上述這些問(wèn)題并不說(shuō)明應(yīng)該盡量避免使用親和色譜,這只是提醒讀者在進(jìn)行表面上看似簡(jiǎn)便的親和色譜時(shí),仍要了解親和色譜對(duì)產(chǎn)物安全性和有效性的潛在影響,了解它需要技術(shù)上的研究——既要控制變性又要除去滲漏物,并考慮由以上因素引起的檢測(cè)費(fèi)用?傮w而言,在純化過(guò)程中加入親和色譜操作,如果純化效果明顯優(yōu)于其他非親和方法,則它可作為候選方法之一。 [ Last edited by xiehe_ai on 2012-6-2 at 23:22 ] |
useful3.0 |

金蟲(chóng) (小有名氣)

至尊木蟲(chóng) (知名作家)
新蟲(chóng) (小有名氣)
新蟲(chóng) (初入文壇)
銅蟲(chóng) (小有名氣)

|
| 7 | 1/1 | 返回列表 |
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 298求調(diào)劑 +7 | 上岸6666@ 2026-03-20 | 7/350 |
|
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 323求調(diào)劑 +6 | 洼小桶 2026-03-18 | 6/300 |
|
|
[考研] 352求調(diào)劑 +3 | 大米飯! 2026-03-22 | 3/150 |
|
|
[考研] 一志愿武理材料工程348求調(diào)劑 +5 |  ̄^ ̄゜汗 2026-03-19 | 7/350 |
|
|
[考研] 環(huán)境學(xué)碩288求調(diào)劑 +6 | 皮皮皮123456 2026-03-22 | 6/300 |
|
|
[考研] 一志愿中南化學(xué)(0703)總分337求調(diào)劑 +9 | niko- 2026-03-19 | 10/500 |
|
|
[考研] 化學(xué)調(diào)劑 +5 | yzysaa 2026-03-21 | 5/250 |
|
|
[考研] 一志愿南大,0703化學(xué),分?jǐn)?shù)336,求調(diào)劑 +3 | 收到VS 2026-03-21 | 3/150 |
|
|
[考研] 297求調(diào)劑 +11 | 戲精丹丹丹 2026-03-17 | 12/600 |
|
|
[考研] 求調(diào)劑 +3 | .m.. 2026-03-21 | 4/200 |
|
|
[考研] 0805材料320求調(diào)劑 +3 | 深海物語(yǔ) 2026-03-20 | 3/150 |
|
|
[考研] 316求調(diào)劑 +6 | 梁茜雯 2026-03-19 | 6/300 |
|
|
[考研] 307求調(diào)劑 +3 | wyyyqx 2026-03-17 | 3/150 |
|
|
[考研] 二本跨考鄭大材料306英一數(shù)二 +3 | z1z2z3879 2026-03-17 | 3/150 |
|
|
[考研] 332求調(diào)劑 +4 | ydfyh 2026-03-17 | 4/200 |
|
|
[考研] 一志愿 西北大學(xué) ,070300化學(xué)學(xué)碩,總分287,雙非一本,求調(diào)劑。 +3 | 晨昏線與星海 2026-03-18 | 3/150 |
|
|
[考研] 321求調(diào)劑 +9 | 何潤(rùn)采123 2026-03-18 | 11/550 |
|
|
[考研] 材料學(xué)求調(diào)劑 +4 | Stella_Yao 2026-03-20 | 4/200 |
|
|
[考研] 086500 325 求調(diào)劑 +3 | 領(lǐng)帶小熊 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
[考博] 申博26年 +3 | 八6八68 2026-03-19 | 3/150 |
|