首頁(yè) >> 公司動(dòng)態(tài) >> 與典同行|質(zhì)譜成像助力藥物研究進(jìn)入“空間組學(xué)”時(shí)代
2025版藥典將于10月1日正式實(shí)施,新版藥典在四部 《0431 質(zhì)譜法》“進(jìn)樣系統(tǒng)"中納入質(zhì)譜成像技術(shù),提出采用基質(zhì)輔助激光解吸離子源(MALDI)或解吸電噴霧離子源(DESI)等接口,構(gòu)建待測(cè)藥物成分的質(zhì)譜成像圖,標(biāo)志著質(zhì)譜成像技術(shù)正式邁入藥物研究的“標(biāo)準(zhǔn)化"時(shí)代,也為相關(guān)疾病臨床應(yīng)用按下 “加速鍵"。
質(zhì)譜成像技術(shù)憑借對(duì)植物、動(dòng)物等不同樣本區(qū)域以及單細(xì)胞水平的化合物分子進(jìn)行精確的定性、定量和定位,在藥物領(lǐng)域已取得顯著研究成果。賽默飛科學(xué)儀器深耕質(zhì)譜技術(shù)及解決方案,可提供MALDI-Orbitrap和 DESI-Orbitrap質(zhì)譜成像整體解決方案,廣泛應(yīng)用于精確定位藥物組織分布、可視化藥物代謝過(guò)程、追蹤藥物遞送等研究,在中藥、化藥、生物藥等領(lǐng)域多個(gè)維度研究積累了大量應(yīng)用案例。
AP SMALDI-Orbitrap & AFADESI-Orbitrap質(zhì)譜成像系統(tǒng)
質(zhì)譜成像助力中藥研究的多維突破
近年來(lái),質(zhì)譜成像技術(shù)在中藥研究領(lǐng)域持續(xù)升溫,應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展。從早期聚焦中藥品質(zhì)研究,深入到藥理學(xué)和合成途徑,再到藥效機(jī)制,質(zhì)譜成像正為中藥天然產(chǎn)物研究開(kāi)辟全新視角。
中藥品質(zhì)研究:精準(zhǔn)鑒別藥材差異
研究人員借助 AP SMALDI-Orbitrap平臺(tái),成功區(qū)分形態(tài)極為相似的芍藥和牡丹根[1]。通過(guò)質(zhì)譜成像技術(shù),結(jié)合多種基質(zhì)和Orbitrap正負(fù)離子檢測(cè)模式,不僅清晰呈現(xiàn)芍藥苷和芍藥內(nèi)酯苷兩種結(jié)構(gòu)異構(gòu)體在組織中的分布差異,更為中藥材的精準(zhǔn)鑒定和質(zhì)量把控提供了創(chuàng)新手段 。
圖1 牡丹和芍藥根活性成分結(jié)構(gòu)鑒定
中藥藥理學(xué)研究:結(jié)合生物活性成分評(píng)價(jià)兩種葛根
P. thomsonii 和P. lobata作為兩種藥用葛根屬, 已被中國(guó)藥典收錄,然而它們的治療效果不同[2]。研究采用AFADESI-Orbitrap質(zhì)譜成像等技術(shù),結(jié)合生物活性分析,全面解釋了兩種葛根代謝物的差異,包括不同部位的分布、鑒定、定量及生物活性,評(píng)估藥理學(xué)特性,闡明了兩種葛根不同療效的關(guān)鍵。
圖2 (A) P. thomsonii和P. lobata中糖類(lèi)質(zhì)譜成像圖;(B)P. thomsonii和P. lobata中異黃酮質(zhì)譜成像圖
中藥藥效機(jī)制研究:解析黃葵膠囊護(hù)腎機(jī)制
本研究以 db/db 小鼠為模型,通過(guò)質(zhì)譜成像空間代謝組學(xué)技術(shù),系統(tǒng)評(píng)估黃葵膠囊(HKC)對(duì) 2 型糖尿病腎病(T2DN)的治療效果,并深入挖掘其核心通路以確定腎臟保護(hù)機(jī)制[3]。結(jié)果表明HKC顯著改善2型糖尿病,AP SMALDI-Orbitrap質(zhì)譜成像平臺(tái)定位了核心生物標(biāo)志物,并揭示了其在腎臟組織中的空間分布信息。研究明確了視黃醇代謝和鞘脂代謝等關(guān)鍵通路在藥效發(fā)揮中的重要作用,為中藥藥效機(jī)制研究提供了創(chuàng)新范式。
圖3 HCK對(duì)T2DN db/db小鼠視黃醇代謝和鞘脂代謝途徑中關(guān)鍵蛋白表達(dá)的影響
質(zhì)譜成像加速化藥研發(fā)進(jìn)程
在化學(xué)藥物研發(fā)領(lǐng)域,質(zhì)譜技術(shù)的革新對(duì)推動(dòng)藥物療效提升、加速研發(fā)進(jìn)程起著至關(guān)重要的作用。高分辨率 AP SMALDI-Orbitrap質(zhì)譜成像平臺(tái)憑借其優(yōu)勢(shì),在抗結(jié)核藥物方法開(kāi)發(fā)、方法優(yōu)化到臨床應(yīng)用的研發(fā)全流程,展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力,為該領(lǐng)域帶來(lái)了全新的研究思路與洞見(jiàn)。以下將通過(guò)拜羅伊特大學(xué)Andreas R?mpp課題組三篇文章,詳細(xì)闡述這一平臺(tái)技術(shù)在抗結(jié)核藥物研發(fā)不同階段的應(yīng)用。
方法開(kāi)發(fā):搭建抗結(jié)核藥物質(zhì)譜成像的基石
課題組將高分辨AP SMALDI-Orbitrap質(zhì)譜成像技術(shù)融入抗結(jié)核藥物研發(fā),實(shí)現(xiàn)吡嗪酰胺、利福平等一線及二線藥物的可視化分析[4]。通過(guò)精準(zhǔn)識(shí)別藥物特征離子峰,構(gòu)建從樣本制備到結(jié)果分析的完整工作流程,成功應(yīng)用于小鼠臨床前研究,顯著縮短藥物篩選周期,降低研發(fā)成本。
圖4 抗結(jié)核藥物AP SMALDI-Orbitrap檢測(cè)的方法開(kāi)發(fā)
方法優(yōu)化:深挖藥物滲透潛能
針對(duì)藥物病灶滲透難題,研究人員依托 IL - 13tg 小鼠病理模型,運(yùn)用高分辨率 AP SMALDI-Orbitrap成像質(zhì)譜平臺(tái),優(yōu)化成像參數(shù)提升分辨率與靈敏度[5]。同時(shí),創(chuàng)新開(kāi)發(fā)藥物滲透分析工具,精準(zhǔn)繪制藥物滲透曲線,直觀呈現(xiàn)不同藥物及給藥方案下的滲透差異,為劑型優(yōu)化與給藥方案設(shè)計(jì)提供科學(xué)指引。
圖5 抗結(jié)核藥物AP SMALDI-Orbitrap檢測(cè)的方法優(yōu)化
臨床應(yīng)用:照亮藥物作用路徑
借助 AP SMALDI-Orbitrap 平臺(tái),以10μm高空間分辨率監(jiān)測(cè)小鼠壞死性肉芽腫中臨床階段藥物BTZ-043的動(dòng)態(tài)分布,清晰捕捉藥物在病灶內(nèi)的濃度變化過(guò)程[6]。這一成果不僅揭示藥物作用機(jī)制,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù),更展現(xiàn)該技術(shù)在藥物研發(fā)與疾病研究領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。
圖6 臨床階段抗結(jié)核藥物BTZ-043在壞死性肉芽腫中的有效滲透和積累
醫(yī)藥研究進(jìn)入空間組學(xué)時(shí)代
質(zhì)譜成像技術(shù)除了助力中藥和化藥臨床前研究、中藥品質(zhì)及藥物發(fā)現(xiàn)外,在生物藥領(lǐng)域,質(zhì)譜成像技術(shù)在藥物有效性和安全性評(píng)價(jià)、藥物組織分布研究、可視化藥物代謝過(guò)程、藥物遞送等研究中發(fā)揮重要作用,為藥物研發(fā)提供關(guān)鍵參考信息。
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