以温敏树枝状聚合物为间隔臂的高容量温敏仿生亲和色谱及对抗体的分离纯化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21874106
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0401.分离与分析
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Antibody drugs play an important role in the treatment of a number of human diseasese, specially in antitumor. The global antibody market has grown exponentially due to increasing applications in research, diagnostics and therapy. Antibodies are present in complex matrices (e.g. serum, milk, egg yolk, fermentation broth or plant-derived extracts). This has led to the need for development of novel platforms for purification of large quantities of antibody with defined clinical and performance requirements. However, the choice of method is strictly limited by the manufacturing cost and the quality of the end product required. Affinity chromatography is one of the most extensively used methods for antibody purification, due to its high selectivity and rapidity. Its effectiveness is largely based on the binding characteristics of the required antibody and the ligand used for antibody capture. Nowadays, Protein A based affinity chromatography is a platform in the antibody purification due its high specificity. However, Protein A chromatography still has some drawbacks, such as high cost, harsh elution condition, protein ligand leakage, etc. Therefore, exploring an economical and efficient purification technique will be of great importance. In terms of the affinity ligands chosen to act as capturers of antibody molecules, the current status involves some general pseudobiospecific ligands that include mercapto-derived molecules and short peptide, the biomimetic chromatography shows the potential to antibody purification. However, it still has the drawbacks, such as low capacity, harsh elution condition and acidic elution leading to denaturation and losing the bioactivity of purified antibody, which can not meet the requirement from production increasing of the upstream for the antibody purification in dowmsteam. . In this research, the cheap, safe and stable small molecules (e.g. 4-Pyridylethylmercaptan (MEP), 2-Mercapto-1-methylimidazole (MMI) and 2-Mercapto-5-benzimidazolesulfonic acid (MBI)) and short peptiedes (e.g. tetrapeptide DGGA, hexamer peptide HWRGWV, octapeptide FYWHCLDE) as the biomimetic ligands with the functions of special selectivity to antibody, the silica gel as the matrix and the thermoresponsive dendrimers PAMAM-PNIPAM as spacer-arms, the thermoresponsive biomimetic anfinity chromatographic stationary phase are prepared. The structure, chemical composition and physical properties of the prepared novel thermoresponsive stationary phase are characterized, and its chromatographic and adsorption charateristics to IgG are evaluated in detail. A kind of efficient, safe, low cost, green, high capacity biomimetic affinity chromatography is built and used for antibody purification from milk and CHO cell culture supernatant. As a result, the problems above will be resolved. This research is important to separate and purify the antibody in industrial scale.
抗体药物在治疗以肿瘤为主的人类多种疾病方面起着重要作用,具有巨大的市场前景。针对抗体亲和色谱存在吸附容量低,洗脱条件苛刻,无法满足上游产能提升对下游抗体分离纯化的要求,本课题选择廉价、安全、稳定、对抗体具有选择性吸附的功能小分子和短肽为仿生配体,以硅胶为基质,以温敏树枝状聚合物PAMAM-PNIPAM为间隔臂,利用点击反应实现载体与配体的高效、选择性偶联,制备以温敏树枝状聚合物PAMAM-PNIPAM为间隔臂的温敏仿生亲和色谱介质,构建一种用于抗体分离纯化的高效、安全、低成本、高容量、绿色环保的温敏型仿生亲和色谱,以解决当前仿生亲和色谱活性位点少、吸附容量低、采用酸性洗脱使抗体变性失活的难题。对其结构及对抗体的分离和吸附性能进行表征,将其应用于牛乳清和CHO细胞培养上清液中抗体的分离纯化,建立高效、稳定和低廉的抗体分离纯化新工艺。该研究对抗体的分离纯化及工业化生产具有重要应用价值。

结项摘要

抗体药物是治疗肿瘤等疑难杂症的特效药,具有巨大的市场。针对抗体亲和色谱存在吸附容量低,洗脱条件苛刻,无法满足上游产能提升对下游抗体分离纯化的要求,本项目选用对抗体具有选择性吸附的功能小分子4-巯乙基吡啶为配体,以硅胶为基质,以温敏树枝状聚合物PAMAM-PNIPAAm为间隔臂,制备了高容量温敏亲和色谱固定相,克服了线型间隔臂活性位点少、吸附容量低等的缺点。通过调节树枝状聚合物PAMAM的枝化代数调控间隔臂的长短和活性位点数目,大大提高了配体的固载量和吸附容量,对抗体蛋白的吸附容量提高了2倍。以此为基础,首次构建一种用于抗体分离纯化的温敏亲和色谱法。该技术以水为流动相,在40C吸附蛋白,在5C解吸附蛋白,仅通过改变流动相温度就可实现抗体的一步分离纯化。系统研究了温度、温敏聚合物链长、流动相的盐浓度和pH对温敏亲和色谱分离BSA和-球蛋白的影响,优化了分离条件;比较了接枝不同代数温敏聚合物PAMAM的温敏亲和色谱固定相对BSA和-球蛋白分离的影响;系统研究了-球蛋白在高容量温敏色谱固定相的吸附性能;对温敏亲和色谱对抗体分离的机理进行了初步探讨,并成功将该技术应用于人血清中IgG、蛋黄中IgY和重组单克隆抗体药物inflixmab分离纯化,一步纯化后IgG、IgY和inflixmab的纯度均大于95%,质量回收率大于90%。该工艺洗脱条件温和,绿色环保,从根本上解决了传统亲和色谱酸性洗脱易使抗体变性失活的难题。该技术操作简单,易于放大,可大大简化抗体药物的生产工艺,显著降低生产成本,对抗体药物的分离纯化及工业化生产具有重要的应用价值。共发表论文14篇,其中SCI论文12篇,申请国家发明专利1项,国内会议邀请报告5次,合作出版著作一部。培养青年科技骨干2人,博士生2名,硕士生6名。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
One-pot synthesis of SiO2@SiO2 core-shell microspheres with controllable mesopore size as a new stationary phase for fast HPLC separation of alkyl benzenes and β-agonists
一锅法合成介孔尺寸可控的SiO2@SiO2核壳微球作为新型固定相用于烷基苯及其激动剂的快速HPLC分离
  • DOI:
    10.1007/s00604-019-3229-8
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Microchimica Acta
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Hongjun Xia;Jun Wang;Gang Chen;Jiawei Liu;Guangpin Wan;Quan Bai
  • 通讯作者:
    Quan Bai
Synthesis and optimization of SiO2@SiO2 core-shell microspheres by an improved polymerization-induced colloid aggregation method for fast separation of small solutes and proteins
通过改进的聚合诱导胶体聚集方法合成和优化SiO2@SiO2核壳微球,用于快速分离小溶质和蛋白质
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2019.120310
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Talanta
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Xiaohui Yang;Guangping Wan;Shujuan Ma;Hongjun Xia;Jun Wang;Jiawei Liu;Yanna Liu;Gang Chen;Quan Bai
  • 通讯作者:
    Quan Bai
pH-dependent selective separation of acidic and basic proteins using quaternary ammoniation functionalized cysteine-zwitterionic stationary phase with RPLC/IEC mixed-mode
使用季铵化功能化半胱氨酸-两性离子固定相和 RPLC/IEC 混合模式,对酸性和碱性蛋白质进行 pH 依赖性选择性分离
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2021.122084
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Talanta
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Jianzhong Wang;Jianshan Wang;Xiaohui Ning;Jiawei Liu;Hongjun Xia;Quan Bai
  • 通讯作者:
    Quan Bai
Synthesis and application of 5 μm monodisperse porous silica microspheres with controllable pore size using polymeric microspheres as templates for the separation of small solutes and proteins by high-performance liquid chromatography
以聚合物微球为模板制备孔径可控的5μm单分散多孔二氧化硅微球并用于高效液相色谱分离小溶质和蛋白质
  • DOI:
    10.1016/j.chroma.2022.463165
  • 发表时间:
    2022-05-24
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Bai, Jiangqi;Zhu, Qiuyan;Bai, Quan
  • 通讯作者:
    Bai, Quan
A novel reversed-phase and weak anion-exchange mixed-mode stationary phase based on horizontal polar-copolymerized approach for separation of small organic molecules and inorganic anions
一种基于水平极性共聚方法的新型反相弱阴离子交换混合模式固定相,用于分离有机小分子和无机阴离子
  • DOI:
    10.1016/j.talanta.2019.01.075
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Talanta
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Qingguo Song;Kailou Zhao;Hongjun Xia;Jiawei liu;Quan Bai
  • 通讯作者:
    Quan Bai

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其他文献

d33模式圆柱形压电振子减振器的设计与性能测试
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  • 作者:
    白泉;魏克湘;程玉兰
  • 通讯作者:
    程玉兰
电流变材料及其在振动控制中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    湖南工程学院学报(自然科学版)
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  • 作者:
    魏克湘;白泉;陈娜;朱石沙
  • 通讯作者:
    朱石沙
磁流变弹性体隔振器的设计与振动特性分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    机械工程学报
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  • 作者:
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    夏平
基于静态离散小波变换的地震动时程调整
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    沈阳工业大学学报
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  • 作者:
    白泉
  • 通讯作者:
    白泉
美国Florida州高速公路出口区域事故特征分析
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    程飞;郭唐仪;白泉
  • 通讯作者:
    白泉

其他文献

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白泉的其他基金

表面多级孔MOF@SiO2核壳固定相的可控制备及其色谱性能研究
  • 批准号:
    22174108
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
表面多级孔MOF@SiO2核壳固定相的可控制备及其色谱性能研究
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    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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