蛋白穩(wěn)定性分析儀--PSA-16

北京佰司特科技有限責(zé)任公司于2023-10-01日推出了自主研發(fā)的第一款國產(chǎn)的基于內(nèi)源差示掃描熒光技術(shù)（intrinsic fluorescence DSF）的蛋白穩(wěn)定性分析儀（PSA-16），該設(shè)備性能和參數(shù)達(dá)到進口設(shè)備的水平，價格卻遠(yuǎn)低于進口產(chǎn)品，彌補了目前國產(chǎn)自主設(shè)備在蛋白穩(wěn)定性專業(yè)研究分析領(lǐng)域的空白。并于當(dāng)年年底就成功安裝了第一臺設(shè)備到中牧股份蘭州生物藥廠。隨后在2024年又成功安裝了多臺到工業(yè)企業(yè)和科研單位：蘇州近岸蛋白質(zhì)科技股份有限公司上海研發(fā)部，鄭州大學(xué)河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院，吉林大學(xué)，并獲客戶良好反饋，并和武漢大學(xué)/中科院武漢病毒所合作發(fā)表高質(zhì)量論文（Nature子刊《npj Vaccines》）。2025年年初，成功出口第一臺PSA-16到俄羅斯，開啟境外銷售的發(fā)展戰(zhàn)略。

多功能蛋白穩(wěn)定性分析儀PSA-16是一款無需熒光染料、高通量、低樣品消耗量的檢測蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的設(shè)備。該設(shè)備基于內(nèi)源差示掃描熒光技術(shù)（intrinsic fluorescence DSF），通過檢測溫度變化/變性劑濃度變化過程中蛋白內(nèi)源紫外熒光的改變，獲得蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性(Tm值)、化學(xué)穩(wěn)定性（Cm值）等參數(shù)。可應(yīng)用于蛋白緩沖液條件篩選及優(yōu)化、小分子與蛋白結(jié)合情況的定性測定、蛋白質(zhì)修飾及改造后的穩(wěn)定性測定、蛋白變/復(fù)性研究、不同批次間蛋白穩(wěn)定性對比等多個方面。

技術(shù)原理：

蛋白質(zhì)是生物體中廣泛存在的一類生物大分子，具有特定立體結(jié)構(gòu)的和生物活性以及諸多功能，根據(jù)這些功能我們可以將其應(yīng)用于蛋白質(zhì)的分子設(shè)計、蛋白質(zhì)功能的改造、疾病的基因治療以及新型耐抗藥性藥物的開發(fā)與設(shè)計甚至是發(fā)現(xiàn)生物進化的規(guī)律等良好科研領(lǐng)域上。因此，蛋白質(zhì)具有非常重要的研究價值。

進行蛋白質(zhì)性質(zhì)和功能研究的前提是獲得穩(wěn)定的蛋白質(zhì)樣品，而由于蛋白質(zhì)自身性質(zhì)的復(fù)雜性，難以保證獲得的蛋白質(zhì)樣品是否具有正確的三維結(jié)構(gòu)以及功能，因此急需一種技術(shù)手段或設(shè)備，對蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性進行分析，確定獲得蛋白質(zhì)適宜的緩沖液條件、蛋白質(zhì)的長期儲存穩(wěn)定性等。另外在進行蛋白質(zhì)-配體小分子相互作用研究時，因為需要篩選的小分子配體數(shù)量巨大，因此也急需一種技術(shù)手段或設(shè)備，可以高通量的對配體結(jié)合進行篩選。

蛋白中的色氨酸和酪氨酸可以被280 nm的紫外光激發(fā)并釋放出熒光，其熒光性質(zhì)與所處的微環(huán)境密切相關(guān)。蛋白變性過程中，色氨酸從疏水的蛋白內(nèi)部逐漸暴露到溶劑中，熒光釋放的峰值也從330 nm逐漸轉(zhuǎn)移到350 nm。

差示掃描熒光法(differential scanning fluorimetry, DSF)是一種方便快捷的高通量藥物篩選及靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)的方法，通過熒光染料或蛋白內(nèi)源熒光信號監(jiān)測升溫過程中蛋白構(gòu)象的變化計算其熔解溫度Tm（折疊蛋白與去折疊蛋白相等時的溫度）。該方法具有蛋白樣品損耗少、通量高、溫度變化范圍廣及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點，被廣泛用于蛋白質(zhì)穩(wěn)定性（蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性參數(shù)及其影響因素）、蛋白結(jié)構(gòu)和構(gòu)象、蛋白-配體相互作用及蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑、抑制劑、輔助因子等領(lǐng)域的研究。

染料法DSF是常用的是SYPRO Orange染料，SYPRO Orange 是一種環(huán)境敏感的疏水染料，當(dāng)溫度升高時，蛋白去折疊，疏水部分暴露出來，染料與蛋白質(zhì)的疏水部分特異性結(jié)合，熒光增強。在有特定化合物或配體結(jié)合的情況下，蛋白穩(wěn)定性會上升，表現(xiàn)為熔解溫度的上升。

內(nèi)源DSF（intrinsic DSF）則是基于蛋白去折疊過程中色氨酸發(fā)射光譜的位移進行檢測。通過檢測溫度變化/變性劑濃度變化過程中蛋白內(nèi)源紫外熒光（350 nm/330 nm比值）的改變，獲得蛋白的熱穩(wěn)定性(Tm值)、化學(xué)穩(wěn)定性（Cm值）等參數(shù)。相比傳統(tǒng)的方法，無需添加染料，通量高，樣品用量少，數(shù)據(jù)精度高。

蛋白穩(wěn)定性分析儀--PSA-16蛋白中的色氨酸和酪氨酸可以被280 nm的紫外光激發(fā)并釋放出熒光，其熒光性質(zhì)與所處的微環(huán)境密切相關(guān)。蛋白變性過程中，色氨酸從疏水的蛋白內(nèi)部逐漸暴露到溶劑中，熒光釋放的峰值也從330 nm逐漸轉(zhuǎn)移到350 nm。

內(nèi)源差示掃描熒光技術(shù)（intrinsic fluorescence DSF），通過檢測溫度變化/變性劑濃度變化過程中蛋白內(nèi)源紫外熒光（350 nm/330 nm比值）的改變，獲得蛋白的熱穩(wěn)定性(Tm值)、化學(xué)穩(wěn)定性（Cm值）等參數(shù)。相比傳統(tǒng)的方法，無需添加染料，通量高，樣品用量少，數(shù)據(jù)精度高。

產(chǎn)品介紹：

蛋白穩(wěn)定性分析儀PSA-16是一款無需加入熒光染料、高通量、低樣品消耗量檢測蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的設(shè)備。該設(shè)備基于內(nèi)源差示掃描熒光技術(shù)（intrinsic fluorescence DSF），通過檢測溫度變化/變形劑濃度變化過程中蛋白內(nèi)源紫外熒光的改變，獲得蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性(Tm值)、化學(xué)穩(wěn)定性（Cm值）等參數(shù)。可應(yīng)用于蛋白緩沖液條件篩選及優(yōu)化、小分子與蛋白結(jié)合情況的定性測定、蛋白質(zhì)修飾及改造后的穩(wěn)定性測定、蛋白變/復(fù)性研究、不同批次間蛋白穩(wěn)定性對比等多個方面。

基于內(nèi)源差示掃描熒光技術(shù)（intrinsic fluorescence DSF），在無需添加外源染料的條件下，對蛋白進行升溫變性，通過內(nèi)源熒光和散射光的變化與三級結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系，PSA-16可用于測定不同buffer中蛋白的Tm值變化，獲得蛋白質(zhì)正確折疊的ZUI YOUbuffer條件；測定不同detergent條件下膜蛋白Tm值，進行detergent篩選；測定不同添加劑對蛋白穩(wěn)定性的影響；測定添加配體后Tm值變化進行配體結(jié)合篩選；測定蛋白中變性部分的比例，進行質(zhì)量控制；測定蛋白Tm值與濃度的相關(guān)性，獲得 ZUI YOU的蛋白濃度進行后續(xù)結(jié)晶等實驗；測定蛋白去折疊過程，進行蛋白復(fù)性條件篩選；測定蛋白folding enthalpy，研究蛋白的長期穩(wěn)定性；測定不同批次和存儲后的蛋白的穩(wěn)定性，并進行相似性評分，對蛋白進行質(zhì)量控制。

多功能蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析儀PSA-16，無需對蛋白進行熒光標(biāo)記，可以直接測定蛋白在不同緩沖液條件中的Tm值，進行緩沖液篩選和優(yōu)化；同時還可以測定添加不同配體化合物對蛋白穩(wěn)定性的影響，通過Tm值變化進行配體結(jié)合篩選。PSA-16滿足我們目前對于蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析的迫切需求。

★    280nm激發(fā)光下，蛋白以色氨酸(Trp)釋放的紫外熒光為主

★    Trp熒光光譜與其所處微環(huán)境密切相關(guān)

★    折疊狀態(tài)Trp在蛋白內(nèi)部疏水核心；蛋白去折疊后，Trp暴露到溶劑中

★    去折疊過程, Trp Emission峰值從330nm轉(zhuǎn)變到350nm，蛋白紫外熒光發(fā)生紅移現(xiàn)象

★    350nm與330nm熒光值的比值變化，即可檢測到蛋白去折疊過程

★    測定參數(shù)：Tm、Ton、Cm、ΔG等

★    條件無限制，可測定去垢劑環(huán)境中的膜蛋白

主要功能：

蛋白穩(wěn)定性分析儀--PSA-16可用于評估蛋白（抗體或疫苗）熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、顆粒穩(wěn)定性等特性，實現(xiàn)非標(biāo)記條件下的高通量的抗體制劑篩選、分子結(jié)構(gòu)相似性鑒定、物理穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定性、質(zhì)量控制、折疊和再折疊動力學(xué)研究等功能。

★    蛋白熱穩(wěn)定性分析

★    蛋白化學(xué)穩(wěn)定性分析

★    蛋白等溫穩(wěn)定性分析

★    蛋白顆粒穩(wěn)定性分析

★    免標(biāo)記熱遷移實驗（dye-free TSA）

★    蛋白去折疊、再折疊、結(jié)構(gòu)相似性分析

★    蛋白質(zhì)量控制分析

主要特點：

蛋白穩(wěn)定性分析儀--PSA-16基于內(nèi)源差示掃描熒光（ifDSF）技術(shù)，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)穩(wěn)定性研究、蛋白質(zhì)類大分子藥物（抗體）優(yōu)化工程、蛋白質(zhì)類疾病靶點的藥物小分子篩選和結(jié)合力測定等領(lǐng)域，具有快速、準(zhǔn)確、高通量等諸多優(yōu)點。蛋白質(zhì)中色氨酸/酪氨酸的熒光性質(zhì)與它們所處的環(huán)境息息相關(guān)，因此可以通過檢測蛋白內(nèi)部色氨酸/酪氨酸在加熱或者添加變性劑過程中的熒光變化，測定蛋白質(zhì)的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。PSA-16采用紫外雙波長檢測技術(shù)，可精準(zhǔn)測定蛋白質(zhì)去折疊過程中色氨酸和酪氨酸熒光的變化，獲得蛋白的Tm值和Cm值等數(shù)據(jù)；測定時無需額外添加染料，不受緩沖液條件的限制且測試的蛋白質(zhì)樣品濃度范圍非常廣（10 µg/ml - 250 mg/ml），因此可廣泛用于去垢劑環(huán)境中的膜蛋白和高濃度抗體制劑的穩(wěn)定性研究。此外，PSA-16具有非常高的數(shù)據(jù)采集速度，從而可提供超高分辨率的數(shù)據(jù)。同時PSA-16一次最多可同時測定16個樣品，通量高；每個樣品僅需要15 uL，樣品用量少，非常適合進行高通量篩選。PSA-16操作簡單，使用后無需清洗，幾乎無維護成本。

主機參數(shù)：

★    測定參數(shù)：Tm、Cm、ΔG等；

★    樣品通量：16個；

★    樣品體積：≤20 uL；

★    檢測器：檢測330+/-5 nm和350+/-5 nm兩個波長的信號；

★    檢測模式：快速逐個掃描，1秒鐘采集一次信號；

★    激發(fā)光源：LED，波長280 nm；

★    蛋白檢測濃度范圍：0.01-200 mg/ml；單次實驗即可涵蓋此濃度范圍；

★    測定過程無需外源染料，無需標(biāo)記；

★    溫控范圍：15-110度；

★    變溫速度：0.1-15度/分鐘；

★    溫度準(zhǔn)確性：+0.05度；

★    Tm重復(fù)性：同一臺機器16個重復(fù)樣品CV小于1%；

★    對緩沖液條件無限制，可測定去垢劑環(huán)境中的膜蛋白；

★    能夠?qū)崿F(xiàn)熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、膠體穩(wěn)定性、等溫穩(wěn)定性、質(zhì)量控制等測定；

★    儀器無需定期更換配件，實驗完成后無需對儀器進行清洗維護；

耗材參數(shù)：

★    耗材：塑料一次性耗材，無需清洗和維護；成本小于10人民幣/樣品；

★    樣品管采用高純度石英材質(zhì)，紫外透過率高，可檢測低濃度的蛋白樣品

★    一次性耗材樣品管，樣品不接觸儀器內(nèi)部，無需清洗和再生

★    八聯(lián)排設(shè)計，使用靈活，適配多通道移液器進樣

★    可密封式設(shè)計，防止實驗過程中的樣品蒸發(fā)

應(yīng)用領(lǐng)域：

蛋白穩(wěn)定性分析儀--PSA-16應(yīng)用涵蓋植物、生物學(xué)、動物科學(xué)、動物醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)、工業(yè)發(fā)酵、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)工程等多學(xué)科領(lǐng)域。蛋白質(zhì)是最終決定功能的生物分子，其參與和影響著整個生命活動過程。現(xiàn)代分子生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)、動醫(yī)動科、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)等多種學(xué)科研究的很多方向都涉及蛋白質(zhì)功能研究，以及其下游的各種生物物理、生物化學(xué)方法分析，提供穩(wěn)定的蛋白質(zhì)樣品是所有蛋白質(zhì)研究的先決條件。因此多功能蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析系統(tǒng)在各學(xué)科的研究中都有基礎(chǔ)性意義。

1.    抗體或疫苗制劑、酶制劑的高通量篩選

2.    抗體或疫苗、酶制劑的化學(xué)穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定性評估、等溫穩(wěn)定性研究等

3.    生物仿制藥相似性研究（Biosimilar Evaluation）

4.    抗體偶聯(lián)藥物（ADC）研究

5.    多結(jié)構(gòu)域去折疊特性研究

6.    物理和化學(xué)條件強制降解研究

7.    蛋白質(zhì)變復(fù)性研究（復(fù)性能力、復(fù)性動力學(xué)等）

8.    膜蛋白去垢劑篩選，膜蛋白結(jié)合配體篩選（Thermal Shift Assay）

9.    基于靶標(biāo)的高通量小分子藥物篩選（Thermal Shift Assay）

10.    蛋白純化條件快速優(yōu)化等

測試數(shù)據(jù)：

蛋白穩(wěn)定性分析儀--PSA-16推出市場后，在短短時間內(nèi)測試過各種不同類型的樣本，在多個客戶實驗室進行現(xiàn)場DEMO，數(shù)據(jù)顯示測試結(jié)果良好，重復(fù)性優(yōu)異，相關(guān)參數(shù)達(dá)到甚至超過國外同類產(chǎn)品的水平。