基于毛细管电泳技术(CE)的PA800 plus生物制品分析系统
贝克曼库尔特公司于2009年发布了新的毛细管电泳系统PA800 plus，用于生物制品的研发及质量控制。目前毛细管电泳技术已经成为重组蛋白、单克隆抗体及纯化疫苗等生物制品研发与质量控制中的关键技术之一，并在逐渐取代原有的聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、等电聚焦凝胶电泳(IEF)等方法，作为生物制品纯度测定、等电点确认、糖基化分析等方面的新标准。基于毛细管电泳技术的PA800 plus生物制品分析系统具有以下几个独特的优势：
· 高重复性，定量RSD < 1%，定性（pI）RSD < 0.1%；
· 高分析速度，纯度分析<30分钟；pI测定<40分钟；糖基化分析<15分钟；
· 自动化程度高；
· 节省样品和试剂，进样量为纳升级；
· 糖基化分析具有极高的灵敏度；
我们所熟知的重磅炸弹级蛋白质药物(如Avastin、Herceptin、Rituxin及Xolair等)的研发与质量控制中无不使用CE技术。从培养基优化、克隆筛选、配方稳定性研究和纯化过程监测，到蛋白质表征、相关杂质检测、蛋白质结构鉴定和产品的质量控制，蛋白质药物研发和生产的各个环节都需要使用到毛细管电泳。蛋白质的纯度测定，已经从SDS-PAGE逐渐转变为CE方法；蛋白质的等电点测定，毛细管等电聚焦比传统胶条方法更为准确；糖蛋白药物的糖基不均一性表征，毛细管电泳是高分辨率的方法。在拥有超过120台CE的基因技术公司(Genetech，已被罗氏收购)实验室中，几乎所有的传统电泳实验，如SDS-PAGE纯度检测、IEF的等电点检测和糖蛋白的糖基化分析都已经转移到CE技术平台上。在安进公司(Amgen)的实验室中也有着由几十台CE所构成的庞大的质量分析和控制系统，负责所有出厂蛋白质药物的质量控制(纯度和异质性测定)。
毛细管电泳技术在生物制品研发和质量控制中的发展
毛细管电泳技术用于生物制品的研发与质量分析起始于美国的各大生物制药公司。随后这项技术迅速而广泛地被欧洲、日本、新加坡等地的新药研发和生产中心所接受，目前在生物制药公司中运行的毛细管电泳仪已经超过600台，而且使用量越来越大。
由于越来越多的生物制药公司使用毛细管电泳方法进行鉴定和质量分析，FDA等法规机构也开始关注对CE技术在生物制品分析中的适用性。在2006年，由惠氏、安进、基因技术、礼来、辉瑞、强生及加拿大卫生署等超过10个实验室组成的项目研究小组对CE技术在生物制品分析中的稳定性、可靠性、准确性等多方面进行了研究和考察(Chromatographia, 2006, 64, 359-368)。研究结果表明CE技术比传统的凝胶电泳方法更适合生物制品的表征与质量控制，结果的稳定可靠性要远远超过传统使用的凝胶电泳技术。该正式建议各生物制药公司使用CE技术代替原有的凝胶电泳技术作为研发与质量分析的平台，同时也建议FDA等法规机构规定使用CE技术进行蛋白质相关药物检测。为了不断追求更高的质量要求，拜耳制药也曾向FDA其一例蛋白质药物的原有SDS-PAGE纯度测定方法并不准确，而CE方法能够得到更为准确的纯度测定结果，因此申请将原有的纯度检测方法由SDS-PAGE改为CE。
事实上，FDA官员也非常倾向于在新生物制品的报批材料中使用CE技术作为等电点、纯度、糖基化等数据的测定手段。对于传统凝胶电泳的数据，FDA官员对其可靠性及准确性持保留态度，而CE得到的数据要比凝胶电泳准确的多，这是FDA官员非常愿意接受CE技术结果的主要原因。2008年，诺华公司位于意大利的疫苗研发中心(NVGH)开发的新型蛋白质抗原疫苗在报批时由于使用SDS-PAGE作为纯度检测标准，FDA官员对其数据可靠性质疑，并非常明确的建议其使用CE技术重新对纯度进行检测。
在欧洲药典及美国药典中，毛细管电泳的检测方法也不断丰富与发展。毛细管电泳技术早出现在药典中的方法是促红细胞生成素(EPO)的糖异构体测定，及得到不同糖型EPO异构体之间的百分比例。糖蛋白的异构体差异是非常微小的，普通的分析方法不能将EPO主要的几种异构体分离定量。Amgen公司使用CE技术解决了EPO产品中各种糖基化异构体的分离定量问题，这一方法即被欧洲药典和美国药典确定为EPO分析的标准。2005年欧洲药典委员会组织14家实验室及生物制药厂家进行了重组生长激素(Somatropinum)的CE分析实验。结果一致表明CE比胶条等电聚焦方法更准确、稳定、简单、快速。在2006年欧洲药典增补版上，这一方法被列为生长激素大分子相关杂质检测标准。目前在欧洲药典上已经有包括EPO、重组生长激素、谷胱甘肽、抑肽酶等超过10种的药品需要用CE方法来进行检定。随着CE技术在生物制药领域的快速发展，以及新的蛋白质药物/疫苗的不断上市，将会有更多的CE方法出现在各权威药典中。
蛋白质生物制品的分子量和纯度分析
PA800 plus生物制品分析系统采用毛细管电泳技术全自动地实现蛋白质分子量的测定、纯度测定。在线紫外检测进行准确定量，无须传统繁琐的制胶和染色程序，因此可快速地完成蛋白质的鉴定。样品的准备过程与SDS-PAGE大体相同，而分离和检测在毛细管中进行。采用了新优化的凝胶配方，以确保广泛分子量范围的各种蛋白质均可获得的分辨和检测效果。ProteomeLab SDS-MW凝胶分析试剂盒（ProteomeLab SDS-MW gel analysis kit) , 对分离凝胶介质进行了优化, 并将操作方法和数据处理做了标准化, 使分子量的测定更加简单、方便、自动和准确。该试剂盒内包括标准操作方法、对照品、样品缓冲液和凝胶缓冲液。
SDS-PAGE方法对蛋白药物进行纯度分析，不仅稳定性不佳，而且分辨率不够，已经不能满足生物制品研发和质量控制的要求。ProteomeLab IgG纯度/异质性分析试剂盒（ProteomeLab IgG Purity/Heterogeneity AssayKit），特别用于分析鉴定变性和非变性免疫球蛋白等IgG 的性质，分辨率高，可分离出非糖基化重链等杂质。其方便、简单和标准化的方法更是市场上的。例如对于单克隆抗体药物的纯度测定，SDS-PAGE并没有将样品中的杂蛋白分离出来，特别是丢失糖链的重链。而毛细管电泳技术不仅分别率高，而且速度也很快，只需要20几分钟即可完成。
这一方法的稳定性较传统SDS-PAGE方法高得多，如一个单克隆抗体蛋白的纯度测试，连续19次进样，得到的结果定量RSD（峰面积）<1%；定性RSD（出峰时间）<1% 。
蛋白质等电点的测定和蛋白质异质性的鉴定
根据蛋白质电荷特性的差异可区分鉴别蛋白, 因此通过测定蛋白质的等电点,可以部分地确定蛋白质的属性。通过对所分离的不同蛋白质变异株的定量，可以评估其异质性。
借助PA800 plus 的毛细管等电聚焦(cIEF)的快速和全自动的优势，可以在线紫外检测直接定量蛋白质。cIEF方法更、简单、快速、可区分微小差异、分辨率可达0.01 pH。而且可以提供传统等点聚焦电泳所无法比拟的重现性。同一个蛋白药物在不同PA800 plus仪器及不同时间进行的等电点测试得到的结果，一致性非常好，pI测定的CV<0.1% 。
糖蛋白的糖谱分析
单克隆抗体药物和重组蛋白药物均属于糖蛋白，糖蛋白中的糖基结构对于蛋白药物在体内的毒性和半衰期等有着非常重要的影响。从糖蛋白中释放出来的糖基的分析结果，可以作为糖蛋白的指纹图谱。PA800 plus生物制品分析系统和ProteomeLab 糖标记分析试剂盒（ProteomeLab carbohydrate labeling and analysis kit) 可用于寡糖和单糖的分析或糖蛋白中糖基的分析和糖谱的制作。其提供快速的糖基释放和快速分离（一般在15分钟内）。所采用的高灵敏度激光诱导荧光检测使得样品的处理过程非常简单方便，仅需要简单地稀释即可快速鉴定分析。
PA800 plus 所提供的方法的优势在于：分析特异性好、还原胺化处理和开管模式使得对糖蛋白水解液的分析无须做任何后处理。配套的硬件、标准化分析和数据处理方法、加上的标记和检测技术也是的。采用APTS 衍生和激光诱导荧光检测，每个不同的糖分子可产生等量的检测信号强度，因此可以直接地对其含量进行比较。CE方法分析糖蛋白的糖链，不但可以区分出一个糖基的差别，而且对于相同分子量的糖基异构体也可以得到分离。