蛋白穩定性分析儀

蛋白穩定性分析儀--PSA-16

北京佰司特科技有限責任公司于2023-10-01日推出了自主研發的第一款國產的基于內源差示掃描熒光技術（intrinsic fluorescence DSF）的蛋白穩定性分析儀（PSA-16），該設備性能和參數達到進口設備的水平，價格卻遠低于進口產品，彌補了目前國產自主設備在蛋白穩定性專業研究分析領域的空白。并于當年年底就成功安裝了第一臺設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企業和科研單位：蘇州近岸蛋白質科技股份有限公司上海研發部，鄭州大學河南省醫藥科學研究院，吉林大學，并獲客戶良好反饋，并和武漢大學/中科院武漢病毒所合作發表高質量論文（Nature子刊《npj Vaccines》）。2025年年初，成功出口第一臺PSA-16到俄羅斯，開啟境外銷售的發展戰略。

多功能蛋白穩定性分析儀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穩定性的設備。該設備基于內源差示掃描熒光技術（intrinsic fluorescence DSF），通過檢測溫度變化/變性劑濃度變化過程中蛋白內源紫外熒光的改變，獲得蛋白質的熱穩定性(Tm值)、化學穩定性（Cm值）等參數。可應用于蛋白緩沖液條件篩選及優化、小分子與蛋白結合情況的定性測定、蛋白質修飾及改造后的穩定性測定、蛋白變/復性研究、不同批次間蛋白穩定性對比等多個方面。

技術原理：

蛋白質是生物體中廣泛存在的一類生物大分子，具有特定立體結構的和生物活性以及諸多功能，根據這些功能我們可以將其應用于蛋白質的分子設計、蛋白質功能的改造、疾病的基因治療以及新型耐抗藥性藥物的開發與設計甚至是發現生物進化的規律等良好科研領域上。因此，蛋白質具有非常重要的研究價值。

進行蛋白質性質和功能研究的前提是獲得穩定的蛋白質樣品，而由于蛋白質自身性質的復雜性，難以保證獲得的蛋白質樣品是否具有正確的三維結構以及功能，因此急需一種技術手段或設備，對蛋白質的穩定性進行分析，確定獲得蛋白質適宜的緩沖液條件、蛋白質的長期儲存穩定性等。另外在進行蛋白質-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量巨大，因此也急需一種技術手段或設備，可以高通量的對配體結合進行篩選。

蛋白中的色氨酸和酪氨酸可以被280 nm的紫外光激發并釋放出熒光，其熒光性質與所處的微環境密切相關。蛋白變性過程中，色氨酸從疏水的蛋白內部逐漸暴露到溶劑中，熒光釋放的峰值也從330 nm逐漸轉移到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發現的方法，通過熒光染料或蛋白內源熒光信號監測升溫過程中蛋白構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據準確等優點，被廣泛用于蛋白質穩定性（蛋白質熱穩定性參數及其影響因素）、蛋白結構和構象、蛋白-配體相互作用及蛋白質穩定劑、抑制劑、輔助因子等領域的研究。

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

內源DSF（intrinsic DSF）則是基于蛋白去折疊過程中色氨酸發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源紫外熒光（350 nm/330 nm比值）的改變，獲得蛋白的熱穩定性(Tm值)、化學穩定性（Cm值）等參數。相比傳統的方法，無需添加染料，通量高，樣品用量少，數據精度高。

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

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

產品介紹：

蛋白穩定性分析儀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穩定性的設備。該設備基于內源差示掃描熒光技術（intrinsic fluorescence DSF），通過檢測溫度變化/變形劑濃度變化過程中蛋白內源紫外熒光的改變，獲得蛋白質的熱穩定性(Tm值)、化學穩定性（Cm值）等參數。可應用于蛋白緩沖液條件篩選及優化、小分子與蛋白結合情況的定性測定、蛋白質修飾及改造后的穩定性測定、蛋白變/復性研究、不同批次間蛋白穩定性對比等多個方面。

基于內源差示掃描熒光技術（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，通過內源熒光和散射光的變化與三級結構變化的關系，PSA-16可用于測定不同buffer中蛋白的Tm值變化，獲得蛋白質正確折疊的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定性的影響；測定添加配體后Tm值變化進行配體結合篩選；測定蛋白中變性部分的比例，進行質量控制；測定蛋白Tm值與濃度的相關性，獲得 ZUI YOU的蛋白濃度進行后續結晶等實驗；測定蛋白去折疊過程，進行蛋白復性條件篩選；測定蛋白folding enthalpy，研究蛋白的長期穩定性；測定不同批次和存儲后的蛋白的穩定性，并進行相似性評分，對蛋白進行質量控制。

多功能蛋白質穩定性分析儀PSA-16，無需對蛋白進行熒光標記，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化；同時還可以測定添加不同配體化合物對蛋白穩定性的影響，通過Tm值變化進行配體結合篩選。PSA-16滿足我們目前對于蛋白質穩定性分析的迫切需求。

★    280nm激發光下，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境密切相關

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

★    去折疊過程, Trp Emission峰值從330nm轉變到350nm，蛋白紫外熒光發生紅移現象

★    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：Tm、Ton、Cm、ΔG等

★    條件無限制，可測定去垢劑環境中的膜蛋白

主要功能：

蛋白穩定性分析儀--PSA-16可用于評估蛋白（抗體或疫苗）熱穩定性、化學穩定性、顆粒穩定性等特性，實現非標記條件下的高通量的抗體制劑篩選、分子結構相似性鑒定、物理穩定性、長期穩定性、質量控制、折疊和再折疊動力學研究等功能。

★    蛋白熱穩定性分析

★    蛋白化學穩定性分析

★    蛋白等溫穩定性分析

★    蛋白顆粒穩定性分析

★    免標記熱遷移實驗（dye-free TSA）

★    蛋白去折疊、再折疊、結構相似性分析

★    蛋白質量控制分析

主要特點：

蛋白穩定性分析儀--PSA-16基于內源差示掃描熒光（ifDSF）技術，廣泛應用于蛋白質穩定性研究、蛋白質類大分子藥物（抗體）優化工程、蛋白質類疾病靶點的藥物小分子篩選和結合力測定等領域，具有快速、準確、高通量等諸多優點。蛋白質中色氨酸/酪氨酸的熒光性質與它們所處的環境息息相關，因此可以通過檢測蛋白內部色氨酸/酪氨酸在加熱或者添加變性劑過程中的熒光變化，測定蛋白質的化學和熱穩定性。PSA-16采用紫外雙波長檢測技術，可精準測定蛋白質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值等數據；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境中的膜蛋白和高濃度抗體制劑的穩定性研究。此外，PSA-16具有非常高的數據采集速度，從而可提供超高分辨率的數據。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：

★    測定參數：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，無需標記；

★    溫控范圍：15-110度；

★    變溫速度：0.1-15度/分鐘；

★    溫度準確性：+0.05度；

★    Tm重復性：同一臺機器16個重復樣品CV小于1%；

★    對緩沖液條件無限制，可測定去垢劑環境中的膜蛋白；

★    能夠實現熱穩定性、化學穩定性、膠體穩定性、等溫穩定性、質量控制等測定；

★    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：

★    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，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，樣品不接觸儀器內部，無需清洗和再生

★    八聯排設計，使用靈活，適配多通道移液器進樣

★    可密封式設計，防止實驗過程中的樣品蒸發

應用領域：

蛋白穩定性分析儀--PSA-16應用涵蓋植物、生物學、動物科學、動物醫學、微生物學、工業發酵、環境科學、農業基礎、蛋白質工程等多學科領域。蛋白質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。現代分子生物學、環境科學、動醫動科、農業基礎等多種學科研究的很多方向都涉及蛋白質功能研究，以及其下游的各種生物物理、生物化學方法分析，提供穩定的蛋白質樣品是所有蛋白質研究的先決條件。因此多功能蛋白質穩定性分析系統在各學科的研究中都有基礎性意義。

1.    抗體或疫苗制劑、酶制劑的高通量篩選

2.    抗體或疫苗、酶制劑的化學穩定性、長期穩定性評估、等溫穩定性研究等

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

4.    抗體偶聯藥物（ADC）研究

5.    多結構域去折疊特性研究

6.    物理和化學條件強制降解研究

7.    蛋白質變復性研究（復性能力、復性動力學等）

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

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

10.    蛋白純化條件快速優化等

測試數據：

蛋白穩定性分析儀--PSA-16推出市場后，在短短時間內測試過各種不同類型的樣本，在多個客戶實驗室進行現場DEMO，數據顯示測試結果良好，重復性優異，相關參數達到甚至超過國外同類產品的水平。