蛋白結(jié)晶板實(shí)驗(yàn)研究

大分子生物藥以晶體形式作為給藥的方式具有穩(wěn)定性高,有效成分濃度高以及容易實(shí)現(xiàn)的可控性釋放等許多優(yōu)點(diǎn).然而,,截至2004年的150多種生物藥中,以晶體為其主要的生產(chǎn)和銷售形態(tài)的只有胰島素.造成這種情況的主要技術(shù)原因是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)結(jié)晶和小分子結(jié)晶相比具有更為復(fù)雜的結(jié)晶環(huán)境和影響因素,大規(guī)模生產(chǎn)蛋白質(zhì)晶體在方法和技術(shù)上還很不成熟。

蛋白結(jié)晶板概念

不能模擬形狀分布,因?yàn)槟Ｐ椭械木w尺寸被簡單的定義為該晶體的體積當(dāng)量直徑.本提出了一個(gè)適用于蛋白質(zhì)結(jié)晶過程的基于晶體形狀結(jié)構(gòu)的群體粒數(shù)衡算模型.在該模型中,蛋白質(zhì)晶體的形狀被定量描述為每個(gè)晶面到晶體幾何中心的距離,由此提出了基于蛋白質(zhì)晶形的多維粒度分布,即形狀分布的概念.以溶菌酶結(jié)晶過程為例,對溶菌酶晶體結(jié)晶的熱力學(xué)和動力學(xué)行為進(jìn)行了分析和研究,應(yīng)用非線性回歸的方法,確定了四方系溶菌酶的結(jié)晶動力學(xué)方程參數(shù).結(jié)合本提出的基于晶體形狀結(jié)構(gòu)的群體粒數(shù)衡算模型,質(zhì)量衡算方程。

蛋白質(zhì)晶體板制作

設(shè)計(jì)并制作了一種在微腔中對蛋白質(zhì)進(jìn)行微批量法(microbatch)結(jié)晶的碟式微流控結(jié)晶芯片,它是一種高通量、低成本、低耗樣量(納升級)、操作簡便的蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選方法,這種芯片能成功地結(jié)晶溶菌酶(lysozyme)和青色熒光蛋白(CyPet).為了系統(tǒng)地比較這種微流控芯片與傳統(tǒng)的使用蒸汽擴(kuò)散法的24孔結(jié)晶板的結(jié)晶能力,用3個(gè)Hampton結(jié)晶試劑盒,在4℃及20℃培養(yǎng)條件下分別對5種標(biāo)準(zhǔn)蛋白(溶菌酶(lysozyme)、木聚糖酶(xylanase)、脂肪酶B(lipase B)、葡萄糖異構(gòu)酶(glucose isomerase)和嗜熱菌蛋白酶(thermolysin))進(jìn)行了結(jié)晶篩選實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明,在4℃時(shí)微流控芯片與24孔結(jié)晶板有相近數(shù)目的結(jié)晶條件(91 vs 98)。

蛋白結(jié)晶板

獲取蛋白質(zhì)晶體是蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)解析,藥品生產(chǎn),自組裝納米體系構(gòu)建等過程中重要的步驟.例如,利用X射線衍射技術(shù)對蛋白質(zhì)進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)解析時(shí),首先需要通過結(jié)晶條件篩選,獲得質(zhì)量較高的蛋白質(zhì)晶體,進(jìn)而進(jìn)行衍射得到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)信息.蛋白質(zhì)結(jié)晶需要經(jīng)歷從未飽和區(qū)經(jīng)亞穩(wěn)區(qū)至形核區(qū)的形核過程以及從形核區(qū)到亞穩(wěn)區(qū)的生長成熟過程.在整個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)晶過程中,形核過程是至關(guān)重要的一步.均相形核過程中,結(jié)晶體系中各個(gè)部分形核概率相同,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)晶體系中溶液的過飽和度足夠克服形核勢壘時(shí),在形核區(qū)發(fā)生成核,因而在低濃度的結(jié)晶溶液體系中,均相形核存在一定的局限性。