3 分钟完成细胞培养基中 20 种氨基酸的测定，看奕安济世如何完成不可能的挑战！ 近百位国内生物创新药的权威领袖发言，数百家领先的生物制药企业密切关注，逾千位医药领域的同行报名参加，数十种创新药技术集体... 

来源：雪球App，作者： 医麦客，（https://xueqiu.com/5603603160/152609838）

近百位国内生物创新药的权威领袖发言，数百家领先的生物制药企业密切关注，逾千位医药领域的同行报名参加，数十种创新药技术集体亮相，聚焦肿瘤免疫、新型抗体、干细胞再生医学、基因治疗等四个热门生物医药领域，2020 BPIT 生物药创新技术大会即将在中国南京国际青年文化中心拉开帷幕，相约2020年7月19-21日，向下一个创新药黄金十年致敬，一起见证中国创新药的新目标新里程！

本文转自 奕安济世生物药业 

2020年6月30日/医麦客新闻 eMedClub News/--在当前制药工业中，生物医药技术的发展越来越受重视。细胞培养基的开发和优化作为生物药研发的重点环节之一，很大程度上决定了后续蛋白材料生产的质量与效率。如何快速及时地获取培养物中的氨基酸含量，加快培养基开发过程？且看奕安济世的技术团队带来的新方法！

快速检测培养基氨基酸含量的必要性

在新药开发的过程中，药物蛋白通常由细胞或者微生物表达所得。而细胞或者微生物在生长及表达蛋白过程中，氨基酸等营养物质会不断消耗。所以，补料流加培养 (Fed-Batch) 或灌流培养 (Perfusion) 过程都需要监控培养基中氨基酸浓度，以及时满足细胞对氨基酸的需求。

培养基开发是上游细胞培养工艺的重要组成部分，而氨基酸含量的检测能辅助培养基工艺优化，促进细胞对目的蛋白表达量的提高。由于细胞培养基特别是商业化培养基成本较高，有些成分不可知，有些情况下对蛋白药物质量的影响无法准确评估，故而生物制药企业有时需要自行开发培养基。快速及时地获取培养物中氨基酸含量可极大加快培养基开发过程。

传统测定方法的局限

目前测定培养物中的氨基酸含量方法主要是高效液相色谱法 (HPLC)。传统的高效液相色谱法存在的问题包括：

前处理过程复杂，需要经过繁琐的衍生标记，费时费力且衍生试剂毒性大，培养物基质干扰严重；

单个样品分析测试时间长，导致单位时间内检测分析样品量少，效率低下，检测通量与自动化程度较低；

传统的高效液相色谱法无法测定谷氨酰胺、色氨酸等氨基酸；

甘氨酸与精氨酸无法基线分离；

半胱氨酸在培养物中会大部分以胱氨酸形式存在，而商业化试剂盒一般只检测 20 种常见氨基酸，没有检测胱氨酸的功能，无法满足培养基中胱氨酸检测需求。

基于微芯片毛细管电泳-质谱联用系统的

氨基酸快速检测方法

微芯片毛细管电泳-质谱联用系统 (ZipChip CE-MS) 由奕安济世战略合作伙伴 908 Device 公司开发，是一种新兴的质谱系统，其原理为微芯片毛细管电泳仪根据分析物带电荷情况、分子大小以及分子和溶剂间黏度，对分析物进行分离，并通过电喷雾对供试品进行离子化后输送入质谱进行检测。

与传统液质联用 (LC-MS) 技术相比，它具有离子化效率高和上样量少（达到纳升级别）的优点，能极大提高质谱的灵敏度和检测限；另外它的分析速度极快，数分钟之内可以完成样品检测，从而实现高通量检测。

那么如何将微芯片毛细管电泳-质谱联用技术的优势应用到培养基氨基酸的检测中呢？奕安济世的研发人员经过 2 个多月的开发，最终创造性地开发出了一种特异性强、灵敏度高、准确度高、分析通量高的氨基酸检测新方法（后文简称“新 CE-MS 法”）。

▲ 图1 使用新 CE-MS 进行氨基酸检测的流程

使用新 CE-MS 法测定培养基样品的氨基酸含量，其前处理方法简单，只要经过离心和简单稀释等操作即可满足上样要求；随后，使用赛默飞四级杆-静电轨道离子阱高分辨质谱仪 (ThermoScientific Orbitrap QE) 进行数据采集，获得的数据再采用相关专业软件进行分析，从而保证数据可以得到实时解析。从上样到数据采集完毕，再到输出定量分析数据，最快只要 3 分钟即可给出一个样品的 21 种氨基酸（20 种常见氨基酸加胱氨酸）的检测报告。此项检测技术已由奕安济世申请国家专利。

▲ 图2  20 种氨基酸定量标准曲线图

（使用新 CE-MS 分析获得）

新 CE-MS 法与 HPLC 法相比的

准确度及优势

在如此短的时间内即可完成氨基酸的检测，如何确信检测结果的精确度呢？研发人员将新CE-MS法的分析结果同某商业化氨基酸分析试剂盒（HPLC 法）的分析结果进行比对，如下图：

▲ 图3 使用新CE-MS法和某商业化试剂盒对某培养基 21 种氨基酸组成和含量分析的结果对比

从图3明显可见，新 CE-MS 法的氨基酸分析结果同某商业化试剂盒分析的结果高度一致，且还能检测该试剂盒检测不到的丙氨酸、色氨酸、半胱氨酸等氨基酸。而该试剂盒的氨基酸检测周期接近三天，检测成本也要比新 CE-MS 法高出数倍。

由此可见，无论是检测周期还是检测成本，新 CE-MS 法都远胜于传统的 HPLC/UPLC 法，而两种技术的检测结果高度一致，说明使用新 CE-MS 法可以替代商业化试剂盒进行培养基氨基酸检测。

▲ 表1 新 CE-MS 法与传统 HPLC 法各项参数对比

新 CE-MS 法与 LC-MS 法相比的优势

除了常规的 HPLC/UPLC 法检测氨基酸外，随着质谱的普及，基于液质联用仪 (LC-MS) 的氨基酸分析技术也逐渐被广泛采用，那么同样是质谱法，新 CE-MS 法比于常规的 LC-MS 法有哪些优势呢？

一般而言，常规的 LC-MS 分析培养基需要进行脱盐等前处理步骤，可能会造成氨基酸的损失，而且 LC-MS 法获得的 20 种氨基酸信号也较弱，很难像图 2 一样获得线性极好的标准曲线。

同样是质谱方法测氨基酸，为什么新 CE-MS 法的前处理极为简单且线性良好呢？其主要原因是新 CE-MS 法上样量达纳升级别，是常规 LC-MS 法上样量的千分之一，尽管上样量少，但分析物离子化效率高和背景基质干扰低，使得质谱检测得到的氨基酸信号被极大提高；同时新 CE-MS 法对氨基酸的分离主要基于电荷异质性的差异进行分离，这比基于疏水性分离的 LC-MS 法具有更好的分离效果。

▲ 表2  新 CE-MS 法与传统 LC-MS 法各项参数对比

 总结

采用奕安济世开发的新 CE-MS 法对细胞培养基进行氨基酸组成分析，具有分析速度快、数据质量高、成本较低等优势，是一种高通量的氨基酸分析技术，相较于市面上主流的氨基酸分析技术更能满足细胞培养基氨基酸的快速检测的需求，对推动细胞培养工艺的开发具有重要作用。

新 CE-MS 分析氨基酸技术只是奕安济世技术创新的一个缩影。这不仅反映出奕安济世雄厚的科研实力，也印证了我们不断推动技术创新的决心，未来，奕安济世还将进一步立足于技术创新，为更多客户提供更加优质的 CDMO 服务。

奕安济世致力于为生物药创新伙伴提供优质、可靠、快速的 CDMO 完整服务，并通过技术创新及连续化生产，极大加速开发进程和降低生产成本。目前，奕安济世在杭州拥有研发中心及 GMP 生产基地，具备包括细胞系开发、工艺开发、分析和制剂开发、质量标准、稳定性研究、临床样品生产和注册申报等全流程能力。如需了解关于奕安济世的更多信息，请访问：网页链接

聚焦肿瘤免疫、新型抗体、干细胞再生医学、基因治疗等四个热门生物医药领域，2020 BPIT 生物药创新技术大会将在中国南京国际青年文化中心拉开帷幕，相约2020年7月19-21日！

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