Ion mobility spectrometry: the future of pharma analysis — ABC Chemicals

Спектрометрия ионной подвижности трансформирует область исследований биомолекул, а технология Waters находится на переднем крае этой жизненно важной аналитической инновации

После обширных исследований и разработок захватывающее противовоспалительное лекарство развивается непосредственно благодаря разработке лекарств, обещая положить конец артриту. Клиническое испытание должно начаться, когда внезапные подтверждающие эксперименты предполагают фатальный недостаток — побочный продукт метаболизма лекарств может привести к остановке сердца.

Эти случаи слишком распространены в фармацевтике, разбивая надежды исследователей на поздней стадии и после того, как миллиарды долларов были потрачены на развитие. Для борьбы с этой проблемой крайне важно иметь надежные аналитические процедуры, чтобы обеспечить исследователей надежными и воспроизводимыми данными на каждом этапе разработки.

Спектрометрия ионной подвижности (IMS) обеспечивает именно это и может быть использована в клинических исследованиях для облегчения открытий и предотвращения неприятных сюрпризов в дальнейшем развитии. С момента появления первого коммерческого инструмента IMS была принята исследователями в фармацевтических лабораториях по всему миру.1 Его популярность продолжает расти, и легко понять почему. От характеристики кандидатов в лекарственные средства до определения ключевых биомаркеров и путей развития заболеваний, IMS превратилась в универсальный инструмент, который позволяет ученым видеть все в своих образцах.

Как это работает?

Проще говоря, IMS — это аналитическая техника, которая разделяет ионы на основе их размера, формы, заряда и массы. Он может использоваться как самостоятельный метод, но особенно эффективен в сочетании с масс-спектрометрией (МС). В этом случае он придает дополнительный аспект разрешающей способности анализу массы, способствуя разделению подобных частиц в газовой фазе. Эта комбинированная технология IMS-MS используется для точной идентификации и количественного определения аналитов. Поскольку разделение IMS происходит в миллисекундном масштабе времени, метод может быть вложен между хроматографическим разделением и анализом времени-МС (TOF).

Инструментарий IMS-MS становится все более распространенным в промышленности, где решающее значение имеют надежные аналитические методы, работающие на высоких скоростях сбора данных.

Другие методы разделения, такие как жидкостная и газовая хроматография, часто связаны с МСМ. Это означает, что IMS может использоваться для сокращения времени анализа, позволяя использовать более короткие хроматографические разделения из-за дополнительного измерения разрешения. Сокращение времени анализа может помочь предотвратить развитие узких мест в аналитике.

Ion mobility spectrometry: the future of pharma analysis - ABC Chemicals

Источник: © Shutterstock

IMS также обеспечивает дополнительный, очень надежный молекулярный параметр в форме поперечного сечения столкновения (CCS). Поскольку CCS используется в качестве дополнительного молекулярного идентификатора, он полезен для уточнения и подтверждения результатов исследований. Наконец, и, возможно, самое важное для фармацевтических исследований, IMS очищает спектральный шум, эффективно отличая фоновые помехи от реального сигнала. Это может значительно упростить анализ сложных смесей.

Эти особенности в совокупности увеличивают достоверность результатов, что устраняет необходимость в длительных подтверждающих экспериментах.2 В результате комбинированные инструменты IMS-MS становятся все более распространенными в промышленности, где критически важны надежные аналитические методы, работающие на высоких скоростях сбора данных. Эта технология использовалась в исследованиях в области разработки и разработки лекарств. А с последними технологическими инновациями ожидается, что его использование только возрастет в ближайшие годы, поскольку это поможет растущему числу кандидатов на наркотики выйти на рынок.

Выявление метаболитов

Метаболизм лекарств может значительно повлиять на токсичность или терапевтический эффект.7 В результате жизненно важно, чтобы были собраны надежные и воспроизводимые данные для правильной характеристики метаболитов на каждой стадии развития. Не обнаружив смертельный побочный продукт метаболизма на ранней стадии, можно потерять драгоценное время и ресурсы.

В результате IMS-MS становится все более популярным методом для определения и отслеживания структуры метаболита. Яркий пример — использование бегущей волны IMS-MS для измерения и отслеживания данных CCS для метаболитов во время разработки лекарств. Поскольку эти значения не зависят от матрицы, хроматографических условий или концентрации ионов, они служили надежным экспериментальным параметром, который оставался неизменным во всем диапазоне экспериментальных условий. Надежность и воспроизводимость данных также обеспечивала согласованность между лабораториями, проводящими эксперименты в разных географических точках и на разных этапах разработки. Это позволило исследователям проводить анализ в различных местах в соответствии с потребностями их рабочего процесса.

Достоверность данных, полученных с помощью технологии IMS-MS, позволила лекарству быстрее получить одобрение регулирующего органа.

Уверенность в назначении метаболитов, обеспечиваемая IMS, дает понять, какие метаболиты необходимо охарактеризовать до прогрессирования. Надежность данных, полученных с помощью технологии IMS-MS, позволила препарату быстрее получить одобрение регулирующего органа. Это привело к снижению затрат и ускоренной разработке лекарств, чтобы помочь улучшить жизнь пациентов быстрее.

Продвижение исследований биомедицинских белков

IMS-MS стала мощной технологией для изучения больших биомолекул, включая липиды, белки и углеводы. В частности, исследования белков помогли IMS, которая помогает выяснить идентичность, структуру, динамику и конформацию многих белков, связанных с заболеванием. К ним относятся биомаркеры заболевания, антитела, неправильное сворачивание белка и белок-лигандные взаимодействия.1-3 Эта технология даже использовалась для полной характеристики структуры вируса в газовой фазе, включая две структурные формы капсидов гепатита В.4

Ion mobility spectrometry: the future of pharma analysis - ABC Chemicals

Источник: © Getty Images

В 2011 году новаторское исследование использовало технологию IMS-MS для решения аналитической проблемы, которая сдерживала исследование причины болезни Альцгеймера. Многочисленные исследования показывают, что, хотя и доброкачественные в своей мономерной форме, агрегаты или олигомеры амилоидного белка сильно связаны с началом болезни Альцгеймера, вызывая синаптическую неисправность и повреждение нейронов. Задача состояла в том, чтобы найти метод, который бы различал похожие олигомеры в растворе. Это был важный шаг в точном определении олигомерных видов, которые образуются на пути к нейротоксическому олигомеру. В то время как обычные методы были в состоянии извлечь информацию для доминирующих структур в популяции, те, которые существуют как небольшая доля от общей смеси, будут усреднены или сильно перекрываются.1,5

IMS-MS обеспечила идеальное решение проблемы, идентифицировав ключевые структуры, сформированные вдоль пути самосборки β-амилоидного белка, которые не были обнаружены с использованием традиционных методов.1,6 С учетом того, что на 2019 год 5,8 миллиона граждан США страдают от болезни Альцгеймера, и эта цифра, по прогнозам, будет расти вместе с нашим стареющим населением во всем мире, исследования для определения ее причины важны как никогда.6 IMS-MS открыла новые исследовательские возможности в разработке будущих методов лечения болезни Альцгеймера и подобных заболеваний.

Перспективы на будущее

В быстро меняющейся отрасли технологии IMS-MS продолжают развиваться. В ответ на потребность в аналитических методах, которые легко вписываются в рабочие процессы, были разработаны инструменты IMS-MS с оптимизированным программным обеспечением, автоматической настройкой и встроенными проверками. Это обещает расширить доступ этой технологии к ученым, которым требуется более простое использование для рутинных применений, и может обеспечить более быструю идентификацию метаболитов, повысить производительность лаборатории и помочь ускорить разработку лекарств.

IMS-MS расширяет границы технологий как для исследовательских, так и для рутинных применений

Ионные технологии мобильности, позволяющие проводить расширенные эксперименты по мобильности, также могут использоваться для эффективного «увеличения» интересных участков спектра, что позволяет проводить подробный анализ конформационных изменений и открывает захватывающие новые возможности для исследования динамики белков и связывания лекарств.

Мощные аналитические технологии для фармакологического анализа, приложения IMS-MS варьируются от выяснения причины заболевания до ускорения выпуска лекарств на рынок. Предоставление надежных данных гарантирует, что нет сюрпризов для исследователей, стремящихся соответствовать нормативным требованиям. Высокая пропускная способность IMS-MS также помогает повысить производительность лаборатории благодаря инновациям в оборудовании, расширяющим границы технологии как для исследовательских, так и для повседневных применений. Поскольку эта техника продолжает расти в популярности, это становится очевидным: IMS по праву заслужила свое место в будущем фармакологического анализа.

Дебби Фрэнсис — главный менеджер по маркетингу продукции в Waters Corporation

Waters CorporationWaters Corporation — ведущая в мире компания, специализирующаяся на измерениях, которая занимается улучшением здоровья и благополучия людей за счет применения высококачественных аналитических технологий и передового научного опыта в отрасли.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *