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抗體-藥物偶聯(lián)物(ADC)由于其結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性而存在獨特的分析挑戰(zhàn),動態(tài)體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化途徑需要復(fù)雜的生物分析方法。 ADC 的主體是抗體,所以ADC的藥代動力學與未偶聯(lián)的單克隆抗體有許多相似的地方,例如半衰期長、清除率低等。然而,偶聯(lián)小分子藥物導(dǎo)致ADC異質(zhì)性增加,因此不僅需要通過 ELISA 實現(xiàn)精準定量,還需借助電泳分離、發(fā)光檢測等技術(shù)驗證ADC完整性與偶聯(lián)效率——這一過程中,可靠的實驗設(shè)備是確保分析結(jié)果準確性的關(guān)鍵支撐。
本文以Trastuzumab-MMAE(曲妥珠單抗-MMAE,HER2 靶向 ADC)為例,系統(tǒng)比較ADC藥代動力學評估的通用與特異性檢測方法,詳細闡述方法開發(fā)、驗證流程及實驗室儀器設(shè)備的 應(yīng)用場景,為ADC 定量分析提供 “方法+ 設(shè)備 ” 的完整解決方案。
實驗材料和方法
1. 總抗體生物分析測定
我們開發(fā)并評價了用于定量Trastuzumab-MMAE總抗體的三種ELISA方法,核心依賴熒光酶標儀 實現(xiàn)吸光度精準讀取:
① 通用夾心ELISA法:抗人IgG 多克隆抗體同時捕獲和檢測抗體);
② 通用夾心ELISA法:捕獲抗體為抗人IgG 單克隆抗體,檢測抗體為抗人 IgG多克隆抗體;
③ 間接ELISA法:捕獲試劑為人HER2 ,檢測抗體為抗人 IgG抗體。
圖1. 開發(fā)并評估定量分析Trastuzumab-MMAE總抗體的三種方法
(圖注:包含TMB、抗人IgG抗體、 Trastuzumab-MMAE ADC、 HER2等關(guān)鍵組分的作用示意)
2. 結(jié)合抗體的特異性ELISA
針對Trastuzumab-MMAE偶聯(lián)抗體的定量,除ELISA核心流程外,需通過Western Blot+化學發(fā)光成像 驗證偶聯(lián)效率,具體方法如下:
① 特異性夾心ELISA法:抗MMAE 抗體為捕獲抗體,生物素化 HER2結(jié)合ADC和 HRP-SA 為檢測抗體;
② 特異性間接ELISA法:抗MMAE 抗體為捕獲抗體,抗人 IgG單克隆抗體為檢測抗體;
③ 輔助驗證:采用SDS-PAGE分離Trastuzumab 與 Trastuzumab-MMAE,通過化學發(fā)光成像確認偶聯(lián)后蛋白分子量變化,排除未偶聯(lián)抗體干擾。
圖2. 開發(fā)并評估兩種方法定量Trastuzumab-MMAE特異性抗體
(圖注:原文圖示,展示抗MMAE抗體作為捕獲試劑,與Trastuzumab-MMAE ADC的結(jié)合及后續(xù)檢測流程)
3. 實驗試劑與設(shè)備
表1. 主要試劑
Materials |
Catalog No. |
Vendor |
Affinity Purified Antibody to Human IgG (Fc) |
5210-0165 |
KPL |
Trastuzumab-MMAE |
HY-164992 |
MCE |
Peroxidase AffiniPure Goat Anti-Human IgG, Fcγ fragment specific |
109-035-098 |
Jackson |
Monoclonal Anti-Human-IgG-Fc Antibody (Mouse IgG1) |
IGG-S307 |
ACROBiosystems |
Human HER2 (His Tag) |
HE2-H5225 |
ACROBiosystems |
Biotinylated Human HER2 (His, Avitag) |
HE2-H82E2 |
ACROBiosystems |
Costar 1×8 Stripwell (high binding) |
42592 |
Corning |
TMB |
A600954 |
BBI Life sciences |
BSA |
NA |
Yancheng Saibao |
表2. ELISA所用試劑
Conditions |
Description |
Coating Buffer(包被緩沖液) |
15 mmol/L Na?CO?, 35 mmol/L NaHCO?, 7.7 mmol/L NaN?, pH9.6 |
Washing Buffer(洗滌緩沖液) |
0.05% Tween-20 in TBS, pH7.4 |
Blocking Buffer(封閉液) |
2% BSA in Washing Buffer, pH7.4 |
Sample Dilution Buffer(樣本稀釋液) |
0.5% BSA in Washing Buffer, pH7.4 |
Antibody Dilution Buffer(抗體稀釋液) |
0.5% BSA in Washing Buffer, pH7.4 |
Substrate Solution(底物溶液) |
8 μl 3% H?O? + 100 μl 10 mg/mL TMB in 10 mL Substrate Solution A (50 mmol/L NaHPO?·12H?O, 25 mmol/L Citric acid, pH5.5) |
Stop Solution(終止液) |
1 mol/L sulfuric acid |
表3. 核心實驗設(shè)備(來自天能,適配ADC分析全流程)
設(shè)備名稱 |
型號 |
用途 |
熒光酶標儀 |
天能 Feyond-F100 |
ELISA實驗中450 nm波長吸光度(OD???)讀取,支持空白對照扣除與數(shù)據(jù)自動計算 |
微型垂直電泳槽 |
天能 VE-180 |
SDS-PAGE實驗中Trastuzumab/MMAE偶聯(lián)蛋白的垂直電泳分離,適配小樣本量(10-20 μL/孔),分離效率高 |
多功能小號水平電泳槽 |
天能 HE-90 |
用于Western Blot轉(zhuǎn)膜前的凝膠平衡,或核酸電泳輔助驗證,兼容多種凝膠尺寸 |
化學發(fā)光凝膠成像儀 |
天能 Tanon 4800 |
Western Blot化學發(fā)光信號檢測,精準捕捉HRP-TMB反應(yīng)的發(fā)光信號,驗證ADC偶聯(lián)效率 |
全自動發(fā)光成像系統(tǒng) |
天能 Tanon Chemi Dog 5200T |
高通量化學發(fā)光成像,支持多通道檢測與定量分析,可批量驗證不同批次ADC的偶聯(lián)一致性 |
全自動凝膠成像系統(tǒng) |
天能 Tanon 4100 |
PAGE膠紫外成像,用于電泳后凝膠質(zhì)量檢查(如蛋白條帶完整性、無拖尾),確保后續(xù)實驗可靠性 |
4. 實驗流程
4.1 ELISA定量流程
1.
包被:用包被緩沖液稀釋蛋白(抗人IgG/HER2),加入酶標板(42592 ,Corning ),4℃孵育過夜( 16 h );
2.
洗滌:每孔加300 μL洗滌緩沖液洗4 次,徹底去除殘留液,倒置酶標板干燥;
3.
封閉:每孔加300 μL封閉緩沖液,37℃ 孵育1 h ;
4.
洗滌:重復(fù)步驟2;
5.
加樣:100 μL梯度稀釋的Trastuzumab-MMAE 樣本(樣本稀釋液稀釋),37℃ 孵育1 h;
6.
洗滌:重復(fù)步驟2;
7.
加檢測抗體:100 μL HRP標記抗體(抗體稀釋液稀釋),37℃ 孵育1 h ;
8.
洗滌:重復(fù)步驟2;
9.
加底物:200 μL底物溶液,37℃ 避光孵育20 min ;
10.
終止反應(yīng):每孔加50 μL 1 mol/L硫酸;
11.
吸光度讀取:使用天能Feyond-F100熒光酶標儀 ,在450 nm波長下讀取 OD值,自動計算 “ 最終OD值 = 樣本 OD???- 空白孔OD???”。
4.2 ADC偶聯(lián)效率驗證流程
1.
蛋白樣品制備:取Trastuzumab(裸抗)與Trastuzumab-MMAE (偶聯(lián)物)各 20 μg,加入5×SDS上樣緩沖液, 95℃變性5 min ;
2.
電泳分離:將樣品加入天能VE-180垂直電泳槽 的凝膠孔中,設(shè)置電壓(濃縮膠80 V,分離膠 120 V),電泳 60-90 min 至溴酚藍到達凝膠底部;
3.
轉(zhuǎn)膜與孵育:將凝膠轉(zhuǎn)移至PVDF膜,封閉后加入抗人IgG-Fc 抗體(1:5000 稀釋),4℃孵育過夜,再加入 HRP二抗(1:10000 稀釋), 37℃ 孵育1 h;
4.
化學發(fā)光檢測:膜上滴加ECL底物,放入天能Tanon 4800化學發(fā)光凝膠成像儀 ,曝光1-5
min ,觀察條帶:Trastuzumab-MMAE條帶分子量150 kDa ),確認偶聯(lián)成功;
5.
凝膠質(zhì)量檢查:電泳后的PAGE膠放入天能Tanon 4100全自動凝膠成像系統(tǒng) ,紫外燈下觀察條帶完整性,無拖尾則說明分離合格。
1. 總抗體檢測結(jié)果
三種ELISA方法在測試濃度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出優(yōu)異線性(R2>0.99),裸抗與 Trastuzumab-MMAE 的檢測靈敏度相當,說明藥物偶聯(lián)未影響抗體識別。通過天能Feyond-F100熒光酶標儀 的精準讀數(shù),方法① (雙抗人 Fc多克隆抗體法)的批間精密度( CV<15%)與回收率(90%-110% )最優(yōu),確立為總抗體定量的首選方法。
2. 偶聯(lián)抗體檢測與設(shè)備輔助驗證結(jié)果
兩種特異性ELISA方法均表現(xiàn)出穩(wěn)定性能(R2>0.99, CV<15%),不同抗 MMAE抗體克隆株(M1H09/M1G04 )無顯著差異(圖5 A-B)。通過天能VE-180電泳槽+Tanon 4800成像儀 的輔助驗證,Western Blot結(jié)果顯示:Trastuzumab-MMAE條帶分子量較裸抗增加約 5-10 kDa ( MMAE偶聯(lián)導(dǎo)致),且無未偶聯(lián)裸抗條帶,說明 ELISA 檢測的偶聯(lián)抗體均為有效偶聯(lián)產(chǎn)物,排除假陽性干擾。
本研究通過“ELISA定量+電泳 / 成像驗證”的組合策略,實現(xiàn)了Trastuzumab-MMAE 總抗體與偶聯(lián)抗體的精準分析,其中適配的實驗設(shè)備 為實驗可靠性提供了關(guān)鍵支撐:
?
天能Feyond-F100熒光酶標儀確保ELISA吸光度讀取的準確性,減少空白干擾與人為誤差;
?
天能VE-180/HE-90電泳槽實現(xiàn)ADC蛋白的高效分離,為偶聯(lián)效率驗證奠定基礎(chǔ);
?
天能Tanon 4800/Chemi Dog 5200T成像系統(tǒng)精準捕捉化學發(fā)光信號,直觀驗證ADC
偶聯(lián)完整性。
在ADC藥代動力學分析的實際應(yīng)用中,建議結(jié)合“方法選擇 +實驗室儀器設(shè)備適配 ” 雙重維度:先選擇雙抗人Fc 多克隆抗體 ELISA法(總抗體)與抗 MMAE 夾心 ELISA 法(偶聯(lián)抗體),同時搭配天能電泳
-成像設(shè)備組合進行輔助驗證,確保分析結(jié)果的準確性與可重復(fù)性。
此外,Tanon Chemi Dog ULTRA全自動發(fā)光成像系統(tǒng)、Tanon 1600凝膠成像儀可兼容不同實驗規(guī)模(從小樣本驗證到高通量篩選),為 ADC 的全開發(fā)周期提供穩(wěn)定的技術(shù)支持。
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