预测蛋白质稳定性的新工具——QUBES

英国巴斯大学(University of Bath)的科学家正在推出一种数字工具，使新药开发变得更便宜、更安全、更快速。

　　

 

   

QUBES提取蛋白质荧光的“指纹”，并将其转化为蛋白质稳定性预测和蛋白质结构变化监测。

图片来源:巴斯大学克里斯·普尼

英国巴斯大学(University of Bath)的科学家正通过其衍生公司BLOC Labs推出一种尖端数字工具，使制药公司能够更便宜、更安全、更快地预测蛋白质稳定性——稳定性是新药物开发的关键一步。

这个本周推出的工具将帮助研究人员识别最有希望用于药物开发的蛋白质分子。它有可能在单克隆抗体(mAbs)的生成中发挥重要作用。这些治疗性抗体的市场价值超过700亿英镑。

单克隆抗体是从天然抗体中提取的一种蛋白质，然后在实验室中进行提炼和大规模生产。它们正在稳步改变我们治疗和预防疾病的方式，从癌症和影响免疫系统的疾病到病毒感染。冠状病毒大流行引发了人们对单克隆抗体的特别兴趣，因为许多候选蛋白显示出了作为治疗Covid-19的疗法的巨大前景，目前正在人类中进行试验。

稳定是关键

只有已知稳定的单克隆抗体(也就是说，它们既不容易分解，也不凝结成有毒的化合物)才适合开发，而寻找稳定的候选药物会大大增加寻找新药的成本和时间。

到目前为止，确定蛋白质稳定性的过程一直是制药公司头疼的问题，研究人员为了寻找具有药用特性的蛋白质，测试了大量分子库。然而，在Bath开发的被称为生物分子边缘位移定量理解(QUBES)的工具能够以惊人的速度和准确性预测蛋白质的稳定性。

QUBES的开发人员、来自剑桥大学生物与生物化学系的Chris Pudney博士说:“我们对QUBES的潜力感到非常兴奋，因为它可以立即用于生物制药行业的质量保证、配方和开发。”

他补充说:“众所周知，蛋白质是不稳定的，这是有原因的——身体想要不断地循环它们。但对于治疗产品，你需要稳定性——如果蛋白质分解并聚集，它就会变成有毒的。对于制药公司来说，寻找稳定的蛋白质非常昂贵，但使用我们的工具来寻找最好的分子可能会大大减少开发时间和成本。”

QUBES指纹

QUBES的工作原理是允许研究人员精确地“指纹”蛋白质的结构，并预测几乎任何浓度或配方条件下的稳定性。该技术利用荧光绘制蛋白质结构，然后根据蛋白质原子的位置和类型应用数学算法来计算稳定性。多亏了一套在线软件——也是在巴斯开发的——实验室可以使用大多数生物化学实验室的设备，不经修改地解读世界上任何地方的荧光数据。

在详细介绍指纹技术时，Pudney博士说:“蛋白质中含有色氨酸——一种能发出荧光的氨基酸。每个蛋白质分子都有独特的荧光标记，QUBES利用了这种光学现象，应用数学技术来分析和解释荧光。

“这套软件采用了这种学术工作，让人们使用起来异常方便。你可以在任何机器上运行它，甚至在你的手机上。它非常快速、非常简单，而且提供了令人难以置信的高度安全——事实上，我们拥有一种通常为金融服务行业保留的安全级别。”

QUBES与其竞争对手的不同之处在于它的阅读质量和极大的灵活性。Pudney博士解释说:“我们的方法不仅比市场上的任何其他方法都更快、更准确、更灵敏，而且它还可以预测任何浓度和任何配方的稳定性——不像市场上其他需要固定条件的工具。”

Pudney博士的团队最近在政府支持的“恢复测量计划”计划下，与国家物理实验室(NPL)进行了QUBES技术的验证研究，该计划由该国领先的分析设备提供了技术的独立验证。

国家物理实验室领导这项研究的Alex Jones博士说:“我们使用一系列的分析方法对QUBES方法进行了测试，发现与现有方法相比，QUBES方法可以追踪蛋白质结构和稳定性的细微变化，灵敏度极高。这种方法实现起来既快又简单。”

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该研究发表在《生化杂志》上，QUBES软件可通过BLOC实验室有限公司进行商业试验:http://www.bloclaboratories.com。

原文检索：Monoclonal antibody stability can be usefully monitored using the excitation-energy-dependent fluorescence edge-shift