生物制剂和生物类似药的表征（Characterization of Biologics and Biosimilars）是评估其质量、安全性和有效性的关键步骤。生物制剂（Biologics）是指由活细胞生产的治疗性蛋白、抗体、疫苗、细胞治疗产品等，广泛应用于治疗癌症、自身免疫疾病和罕见病等。由于生物制剂的结构复杂，其表征工作涉及多种分析技术和质量控制方法，以确保药物的安全性、有效性和一致性。生物类似药（Biosimilars）是指已经上市生物制剂的高相似版本，其开发需要在结构、功能、纯度、稳定性和免疫原性等多个方面进行深入的相似性分析，以证明其与原研生物药无临床意义上的差异。本文将详细介绍生物制剂及生物类似药的表征方法，涵盖结构、理化性质、糖基化、功能、生物活性、稳定性和免疫原性等关键方面。

一、生物制剂和生物类似药的表征方法

1、 结构表征（Structural Characterization）

生物制剂的结构复杂，不仅包含氨基酸序列信息，还涉及高级结构（如二级、三级和四级结构）。精准的结构表征是确保药物活性和稳定性的基础。

（1）一级结构（Primary Structure）

一级结构即蛋白质的氨基酸序列，表征方法包括：

• 液相色谱-质谱联用（LC-MS）：用于序列确认、分子量测定及修饰分析。
• 肽图分析（Peptide Mapping）：利用蛋白酶酶解后，通过HPLC-MS/MS分析氨基酸序列，检查是否与参考制剂一致。
• 氨基酸组成分析（Amino Acid Analysis, AAA）：用于定量氨基酸含量，确认蛋白完整性。

（2）二级结构（Secondary Structure）

二级结构指α螺旋、β折叠等结构元件，常用方法包括：

• 圆二色谱（CD, Circular Dichroism）：用于评估蛋白的二级结构组成。
• 傅里叶变换红外光谱（FTIR, Fourier Transform Infrared Spectroscopy）：分析蛋白分子中的氢键及二级结构变化。

（3）三级结构（Tertiary Structure）

三级结构决定蛋白的空间折叠，对药物活性至关重要。常见表征技术包括：

• 荧光光谱（Intrinsic Fluorescence Spectroscopy）：研究蛋白结构变化，如变性和折叠状态。
• 差示扫描量热法（DSC, Differential Scanning Calorimetry）：测量蛋白热稳定性。

（4）四级结构（Quaternary Structure）

四级结构涉及蛋白亚基的相互作用，尤其对抗体类药物至关重要。表征方法包括：

• 动态光散射（DLS, Dynamic Light Scattering）：分析蛋白聚集状态。
• 小角X射线散射（SAXS, Small-Angle X-ray Scattering）：研究蛋白溶液中的整体结构。

2、 理化性质表征（Physicochemical Characterization）

生物制剂的理化性质决定其稳定性和疗效，主要表征项目包括等电点、分子量、纯度和杂质。

（1）等电点（Isoelectric Point, pI）

采用等电聚焦（IEF）或毛细管等电聚焦（cIEF）测定，确定蛋白等电点。

（2）分子量测定

• 凝胶渗透色谱（SEC, Size Exclusion Chromatography）：评估蛋白单体、二聚体及高聚体的分布情况。
• 高分辨质谱（HR-MS）：精准测定蛋白分子量。

（3）纯度及杂质

• 高效液相色谱（HPLC）：分析蛋白降解产物。
• 毛细管电泳（CE）：检测电荷异质性及蛋白碎片。
• SDS-PAGE：观察蛋白完整性及聚集体情况。

3、糖基化表征（Glycosylation Characterization）

糖基化影响生物药的药代动力学（PK）、免疫原性和生物活性。糖基化表征包括：

• N-糖和O-糖分析：利用LC-MS、HPAEC-PAD等方法分析糖链类型。
• 糖基化位点鉴定：通过肽图分析结合MS技术确认糖基化修饰位点。

4、功能表征（Functional Characterization）

生物制剂和生物类似药的功能表征涉及受体结合、细胞活性和体外生物活性。

（1）受体结合实验

• 表面等离子共振（SPR, Surface Plasmon Resonance）：用于测定抗体与抗原的亲和力。
• 生物层干涉技术（BLI, Biolayer Interferometry）：用于分析蛋白-蛋白相互作用。

（2）细胞活性测定

采用细胞增殖实验、报告基因实验或细胞凋亡分析评估药效。

5、 稳定性研究（Stability Studies）

生物制剂的稳定性研究包括：

• 物理稳定性：检测蛋白聚集、变性、沉淀。
• 化学稳定性：测定氧化、脱酰胺和糖基化变化。
• 长期稳定性：依据ICH Q5C指南进行长期和加速稳定性研究。

6、 免疫原性评估（Immunogenicity Assessment）

免疫原性是生物药物的关键安全性问题。常见评估方法包括：

• 抗药抗体（ADA）检测：采用ELISA或流式细胞术检测抗体产生情况。
• 中和抗体（NAb）分析：评估NAb对药物活性的影响。

二、生物制剂和生物类似药的表征注意事项

在表征过程中，需要特别关注以下几点

1、样品制备

确保样品纯净无污染，以免干扰分析结果。

2、数据解读

需要经验丰富的专家进行，以保证结果的准确性。

3、设备校准

定期校准分析设备，确保数据的可靠性。

三、生物制剂和生物类似药的表征常见问题

1、批间差异

生产不同批次的产品时，可能存在差异，需要进行详细的表征。

2、降解产物

某些生物制剂在存储过程中会降解，表征时需要特别检测。

生物制剂和生物类似药的表征涉及多种分析技术和严格的质量标准。全面的表征不仅能确保药物的安全性和有效性，还能在生物类似药开发过程中提供关键的相似性数据。未来，随着技术进步，生物药物的表征方法将更加精细，为精准医学和个性化治疗提供更可靠的支持。百泰派克生物科技致力于为客户提供全面的生物制品表征服务，帮助广大客户在产品开发和市场竞争中脱颖而出。通过与我们合作，客户可以获得准确、可靠的表征数据，推动其生物制品的成功上市。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

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