Quantum TM 上使用,Watson LIMS TM 软件能确保用户安全处理存于网络系统里的数据, 在 TSQ Quantum TM 仪器上的分析方法可在其 他 TSQ Quantum TM 上通用 所有软件和仪器新功能的开发都将更有利于不同实验室和不同地区间的数据交流 药物开发过程包括 :

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1 新药研发的挑战和解决方案 新药研发最大的特点是周期长 高风险 需要多学科相互合作 这些特点决定了新药研发的艰巨性, 一旦新药项目开 发失败, 对企业的影响将非常巨大 另一方面, 申报法规的严格化 实验数据的正规化 申报材料的详细化和研发试验的 科学化等高要求, 也加剧新药研发的挑战性 在具体的研发工作中, 挑战一处接一处 1, 研发周期长 ; 这要求我们必须提高开发效率, 因此高通量筛选方法得到了大力推广 在组合化学和先导化合物的筛 选 在候选化合物的体内外 ADME-Tox 评价方面, 质谱既可定量又可定性, 灵敏度高, 样品无需分离即可测定的特点, 使其 成为高通量筛选的首选仪器 自动化高通量筛选软件 QuickQuan TM 的开发就是为了提高先导化合物的开发效率, 它提供了合 理的自动化工作流程方法, 显著改善了药物研发通量, 例如代谢稳定性 渗透性 (COCA-2, PAMPA) 蛋白结合率和药物动力 学等实验 其主要优势在于使潜在药物筛选更精确, 提高实验设计的灵活性, 同时加速早期化合物评估, 提高成本效益, 提供完整 LC/MS/MS 解决方案 QuickQuan TM 能自动对不同化合物进行 LC/MS/MS 定量分析, 能管理分析所有化合物的数据采集 和数据处理, 并能自动生成定量结果, 生成的方法文件和数据被自动储存在 Microsoft@ Access 或 Oracle@ 数据库中, 数据库对 化合物信息提供快速有效的查找, 同时自动在多个实验中调用查找到的该化合物的分析方法, 所有这些功能设计是为了满 足药物早期开发快速 简便的要求 2, 实验数据法规化 ;1997 年 8 月 20 日,FDA 发布 21 CFR Part 11, 制定了电子文件需具备电子记录和电子签名的规定 其目 的是允许制药公司以电子版形式代替原有纸版形式向 FDA 提交报告 这项规定需要确保电子记录的安全性和完整性, 使电 子签名和手写签名一样受到重视 致力于数据采集 处理和分析的 LCquan TM 软件, 已发展成为一个完整 安全的软件系统 它提供给用户符合 21 CFR Part 11 法规的必需资源, 包括能从外部倒入序列表信息, 进行方法开发 编辑数据处理方法 数 据浏览和数据报告, 并将数据结果导出到外部系统 LCquan TM 软件还提供了多重安全通道, 能让系统管理员自由设定, 从 系统进入到数据浏览等方面的用户权限 此外 Watson LIMS TM 软件能帮助 DMPK 实验室进行系统信息管理, 它包含了 DMPK 实验 室所要求的关键功能 : 灵活的基于记录的研究设计, 标准化的实验流程方法, 丰富的仪器连接界面, 对 FDA 规范的严格遵 循 LCquan TM 软件与 Watson LIMS TM 软件联用, 您就能符合 21 CFR Part 11 和其它法规要求, 追踪研究进程, 简化审核过程, 双重 保证了 GLP 实验室数据的安全性和真实性 3, 要求稳定可靠的分析方法 ; 定量分析贯穿于整个药物研发过程, 无论是高通量优化还是常规生物分析方法开发, 都 需要稳定可靠的分析方法 稳定可靠的生物分析方法始终如一地确保得到精确定量结果, 而无需考虑基质或其他化学噪音 的干扰 TSQ Quantum TM 结合高场非对称波形离子迁移谱 (FAIMS) 和高选择性反应监测扫描技术 (H-SRM), 显著提高抗复杂 基质干扰能力, 为您提供更佳重现性, 更高灵敏度 ; 同时, 它们弱化了前处理的高要求, 能帮助您快速开发可靠的并经得 起考验的生物分析方法 在生物样品分析中, 基质效应已成为得到稳定可靠测定结果的绊脚石, 生物样品的基质效应主要由大量的蛋白引起, 因此人们一直希望在前处理过程中能更好 更快 更干净的去除生物蛋白 目前主要的前处理方法有三种 : 沉蛋白 液液 萃取 固相萃取, 其中沉蛋白的前处理方法最简单 省时, 但基质效应最严重, 导致重现性失败 ; 其余两种前处理方法费 时 费力 TurboFlow TM 技术开发目的就是为了从根本上减少基质效应 TurboFlow TM 技术, 可将离心后的尿液 血浆和血清样 品直接进样, 应用柱化学与体积排阻技术, 消除蛋白质 亲水大分子等引起的基质抑制效应, 不但提高了分析灵敏度, 而 且简化了前处理步骤 联合专利 TurboFlow TM 技术的在线净化能力和 Accela 超高压色谱的超快速度, 兼有 FAIMS 和 H-SRM 功能的 TSQ Quantum TM 系列质谱仪将为临床前和临床分析提供高灵敏度的解决方案 4, 国际合作性 ; 国外上市的药物, 进入中国市场前需要重新评价生物等效性 ; 国外大型制药企业将一部分新药研发 试验外包给了国内的 CRO; 大型制药企业的中国研发中心开发的新药是为了治疗印度的特有疾病, 需要在印度进行临床 试验 ; 随着资本的全球化与企业的跨国化, 上述的事情将经常发生 那么, 生物分析方法在不同地区 不同仪器上的可 重现性对节省物力 财力就有着极其重要的作用 使用 TSQ Quantum TM 的反相能量扫描功能得到的谱图库, 能在不同的 TSQ 30

2 Quantum TM 上使用,Watson LIMS TM 软件能确保用户安全处理存于网络系统里的数据, 在 TSQ Quantum TM 仪器上的分析方法可在其 他 TSQ Quantum TM 上通用 所有软件和仪器新功能的开发都将更有利于不同实验室和不同地区间的数据交流 药物开发过程包括 : 筛选候选药物, 候选药物的 ADME-Tox 的体外 体内评价, 候选药物的动物实验, 申请药物临床试 验, 临床试验结果符合要求后, 批准临床申请 在药物研发过程中会遇到各种各样的困难和挑战, 我们会和您一起面临困 难, 解决挑战 Thermo Fisher Scientific 承诺提供您所需要的, 确保 GLP 研究质量 安全 效率的每一个解决方案 31

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4 质谱技术在新药开发中的重要性 新药的研究开发是一个高技术 投资多 周期长 风险大的复杂过程 现代新药开发涉及到多学科, 多技术, 多手段, 需要迅速 稳定的检测手段来支持 ; 现代新药研发成本高, 周期长, 工作量大, 一种新药的平均成本 8.0 亿美元, 平均 个化合物筛选出 1 个 ; 因此, 一个高灵敏 高鉴别 快速的分析技术对减少开发周期, 提高开发成功率具有重大意义 质谱 (MS) 技术作为一种常用的分析技术, 不但有高灵敏度 高鉴别力 快速分析的特点, 还可与其他分离 分析手段如气质联用色谱 (GC/MS) 液质联用色谱(HPLC/MS) 超临界色谱质谱(SFC/MS) 串接质谱(MS/MS) 等相互兼容, 成为促进多学科研究的重要手段, 因此近几年发展迅速 目前这一技术也成为各国药物研发和质量控制的热门手段 质谱在药物研究中的应用, 主要包括药物合成 结构确认 质量控制和药物代谢等方面 在药物合成方面, 利用 GC/MS LC/MS 联用技术对合成过程中不同时间内的反应物物进行比较分析, 了解各物质的含量和组成的不同, 可以得出反应是否完成, 并计算反应产率, 对不同合成路线做出比较, 优化反应工艺, 同时可以知道反应产物中的相关物, 反应过程中的副产物, 纯化后的杂质和降解杂质及相关杂质的量, 在这些方面质谱可提供巨大的帮助 可以用高分辨质谱 ( 如 :LTQ Orbitrap 等, 通过对样品及其碎片分子量的准确测定, 确定其元素组成, 推断断裂规律, 确定结构式 由于质谱的高灵敏度的特点, 可对产物直接测定而不需要纯化, 大大节省了时间并提高了试验的精确度 在化合物结构确证方面, 物质结构的确定离不开质谱 质谱的多功能性, 使它超过了其他所有仪器方法 用 MS UV IR NMR 等确定新药的结果也是一类新药申报资料中必不可缺的组成部分 在质量控制方面, 新药的质量控制研究包括纯度检查 含量测定等 用 LC/MS 法既可进行杂质的分离又可进行结构和定量测定, 制定新药中杂质的检测方法, 分析药物在不同条件或生产存贮过程中产生的相关物质, 同时研究制定药物含量的测定方法 肽图谱是基因工程蛋白质药物质量控制的主要组成部分,LC-LTQ-Orbitrap 高分辨质谱可以测定肽类药物的蛋白酶降解图谱, 并可测定其精确分子量 在药物代谢研究方面, 各种 LC/MS 接口的研制成功及商品化, 使 LC/MS 成为药物代谢以及药代动力学的有力工具 由于药代样品大多为生物体液, 传统的 UV 方法对前处理要求严格, 并且测定要求被测化合物必须能与干扰分开, 分析方法开发的时间长, 样品运行时间长, 大大花费了人力和物力 ;LC/MS 由于测定化合物质核比, 选择性好, 灵敏度高, 特别是 LC/MS/ MS 已成为药代动力学研究的有利手段 在代谢物的结构解析方面, 质谱的多功能性是不可替代的, 使用 LC-PDA-MS n 即可同时得到化合物的紫外吸收和质谱的三维谱图 由上可以看出质谱在新药研究中起着必不可少 决定性的作用 随着 LC/MS 技术和新仪器的不断出现, 新药的分离 监测与结构鉴定的过程将会变得更为方便快捷 同时, 质谱在医学临床研究上也已经成为一种出色的检测技术, 已有质谱在临床药物监测 新生儿筛查 激素水平测定, 微生物测定等方面的大量报道, 这预示着质谱技术在和人类健康密切相关的新药研究中具有越来越广阔的应用前景 33

5 质谱技术在药物化学和高通量筛选中的应用 质谱在药物化学研究中已成为必不可少的分析工具 从测定合成过程中不同时间反应物的含量和组成, 到反应过程中的副产物的确认, 再到化合物结构确证, 都离不开质谱的工作, 这是大家所共知的 近 20 年来, 随着药物筛选对化合物的需求不断地增加, 迫切要求发展合成技术, 以满足提供大量有机化合物的需求 组合化学和高通量筛选正是在此基础上发展而来的新型技术 组合化学技术打破了传统合成化学的概念, 不再以单个化合物为目标逐个地进行合成, 而是采用相似的反应条件, 以此同步合成千上万种结构不同的分子, 即合成一个化学库 ; 所构建的化学物库不只是以单个化合物的形式, 而更多地是以混合物的形式提供进行生物活性测定, 从而寻找或优化到先导化合物 组合化学发展面临的一大挑战就是需要有对反应历程进行实时监测的简单 快速 无破坏性的分析方法, 需要高通量筛选技术, 质谱的高灵敏度和快速性正好满足了这一挑战, 被认为最适合组合化学分析需要的有效 快速的方法 高通量是大规模 自动化的加样和检测系统, 可以筛选大量有生物活性的化合物 其采用分子 细胞水平的药物筛选模型, 可从大量的样品中鉴别出对确定的分子靶点有相互作用的微量化合物, 具有快速 微量 灵敏的特点 高通量筛选实验过程主要是根据选择好的分子靶 ( 主要是医学上已经探明的细胞膜受体 细胞核受体 离子通道蛋白等 ) 建立稳定的能表达该分子靶的生物体系, 大量化合物与此生物体系作用, 用简便快速的检测方法筛选活性化合物 质谱联用分析是指质谱和其他分析手段结合, 是一种理想的快速分析方法, 可以大大缩减分析时间, 减少原料的浪费, 并可对感兴趣的组分进行靶分析, 应用于组合化学库的分析 表征 筛选等各个领域, 是组合化学中高通量筛选常用的检测方式 组合化学常用的联用技术有 FIA-MS( 流动进样分析 ),HPLC-MS( 高效液相色谱 ) 和 CE-MS ( 毛细管电泳 ), 同时质谱还可以与其他检测技术相结合如 :HPLC-PDA-MS, HPLC-UV -MS 等 FIA-MS 是一种简单的质谱导入技术, 其最大的优点在于高通量, 通过多注射装置的平行注射, 大大缩减单一组分分析时间, 但分析时易受到杂质影响, 在连续流动进样质谱中离子碎片不易确定, 故适合分析杂质少的单一化合物 LC/MS 提供了对上述问题最好的解决办法, 不仅待分析混合物中的绝大部分有机溶剂都可以在梯度洗脱中分离除去, 而且在选择了恰当色谱柱和色谱条件后, 反应混合物中的许多组分都能被分离 药物化学需要确定具有药物活性的天然化合物或合成化合物的分子式 结构和纯度等方面信息 传统的 TOF 高分辨质谱仅能精确测定分子量确定药物分子式, 但它不能反映药物的结构 纯度等方面的信息, 而且操作复杂 随着复合型静电场轨道阱高分辨质谱和联接 HCD(High collision desorption) 碰撞池的静电场轨道阱高分辨质谱的出现, 高分辨质谱的功能被大大扩展了, 在保留药物精确分子式测定的原有功能上, 又能测定碎片离子的精确分子量得到分子式, 从而更有效的推测断裂规律, 为化合物的结构推断提供有利可靠的依据 ; 同时, 静电场轨道阱高分辨质谱的快扫描速度, 也满足了药化分析的定量要求 静电场轨道阱高分辨质谱的易操作性与多功能性使它成为药物化学研究的最有力工具 最适高通量筛选平台有 3D 离子阱系列平台, 线性离子阱及其高分辨质谱系列平台,Exactive TM 高分辨台式液质联用仪, 和串联四极杆 TSQ Quantum 系列平台 1 在上述平台上, 可对活性筛选前 后的组合化合物库进行快速识别 :A, 筛选活性化合物库, 自动优化质谱参数, 提高灵敏度 ;B, 样品通过 FIA-MS 或 LC-MS 直接分析 ;C, 自动进行样品采集 处理和报告输出, 快速提供结果信息 ; D, 用户自定义报告格式, 满足实验要求, 方便记录 2 QuickQuan TM 药物开发高通量筛选软件 34

6 图 1. QuickQuan TM 软件数据库界面 图 2. QuickQuan TM 软件化合物优化优化界面 图 3. QuickQuan TM 软件优化方法报告浏览界面 35

7 图 4. QuickQuan TM 软件数据处理结果浏览界面 图 5. Quick Quan TM 线路连接设计 36

8 自动化软件 :A, 自动对多组分化合物, 优化其质谱参数, 将每一个化合物或化合物库的优化信息 (Collision energy, Tube lens, Product ion 等 ) 保存于数据库内 ;B, 根据数据库信息, 自动编定仪器方法和数据分析方法 ;C, 在线自动由 FIA-MS 状态切换到 LC-MS 状态 ; D, 可连接多个 LC 泵和色谱柱, 缩减分析时间 ;E, 可使用专利技术 H-SRM, 提高灵敏度 ;F, 仪器方法可通过网络在同型号不同仪器上交叉使用 3 H-ESI 探针 ( 加热电喷雾电离源 ) 特别适用于高通量筛选的高流速, 独特的加热设计和气路设计, 提高了脱溶剂效果, 提高了灵敏度 4 Turbo Flow 技术高通量快速筛选药物 图 6. Turbo Flow 系统 Aria@ 控制软件 LC 方法编辑界面 图 7. 相同样品乙腈沉蛋白后和使用 Turbo Flow 系统直接上样后灵敏度比较 37

9 体内或体外多药物给药后, 在生物体液中快速测定, 将生物体液离心后, 去除颗粒物质, 上样, 样品在 Turbo Flow 柱内去除 蛋白后切换到分析柱分离或直接进入质谱检测, 节省了前处理时间, 也可使用多个上样泵和分析泵显著加快分析时间 质谱在组合化学和高通量筛选中得到了广泛的应用, 不仅能鉴定结构, 而且能及时检测, 大大提高了药物开发的效率 应用文章 : 1, 使用 Finnigan TSQ Quantum Ultra AM 质谱仪测量化合物混合物的精确分子量 , 应用 LCQ Deca 离子阱质谱仪和 Mass Frontier 软件分析药物中间体的痕量杂质分析 , 应用 Finnigan TSQ Quantum Ultra AM 质谱仪液质联用对药物化合物和多肽进行精确质量测定 ,High Throughput LC/MS Optimization and Analysis using QuickQuan ,LXQ 线性离子阱质谱仪对代谢物组成和表征的高通量分析 ,The Thermo Scientific Exactive Benchtop LC/MS Orbitrap Mass Spectrometer ,Characterization of an Unknown Compound Using the LTQ Orbitrap

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