用于光谱数据分析的方法和系统技术方案

蛋白质、肽和/或类肽的特性可以经由二维相关光谱和/或二维共分布光谱来测定。可以获得关于所施加的扰动的所述蛋白质、肽和/或类肽的光谱数据。可以应用二维共分布分析来生成所述蛋白质、肽和/或类肽的异步共分布图，以定义溶液中的蛋白质群体。在二维异步图中，交叉峰可以鉴定为与在和所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的二维相关同步图中的自动峰相关联。所述二维异步交叉峰可用于确定关于所施加的扰动的光谱强度的分布式存在的顺序。例如，对于两个波数v1和v2，对应于所述两个波数的所述交叉峰的值可以表示v1处存在的光谱强度相对于v2处存在的光谱强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光谱数据分析的方法和系统相关申请案本专利申请要求2016年1月21日提交的美国临时专利申请No.62/281,630的权益，该临时专利申请的全部内容据此以引用的方式并入。
技术介绍
蛋白质聚集现象在整个工业生物过程中是普遍存在的。蛋白质由于其复杂的物理化学特性，表达、分离和纯化是昂贵的。聚集被认为是蛋白质降解的主要模式，有时导致免疫原性、患者中的抗药抗体反应(ADA)和功效丧失。蛋白质聚集体的检测和测定是生物制药行业和其他科学研究领域的主要目标。蛋白质聚集体的形成在工业应用中是重要的，因为它们可能显著影响蛋白质治疗剂(即，生物制剂或生物仿制药)的生产，从而有效降低生产产率。
技术实现思路
例如，根据下文描述的各方面示出了主题技术。下文描述了主题技术的多个方面的各种实例。这些实例以示例提供，而不限制主题技术。主题技术的多个方面提供了一种在不使用探针或添加剂的情况下，测定溶液或冻干状态的蛋白质、肽和/或类肽制剂中的聚集的方法。根据主题技术的多个方面，使用已建立的方法对蛋白质样品进行光谱分析，并分析光谱数据以测定蛋白质样品的活力。所述方法和/或其部分可以是完全自动化的并且可以用于测定聚集的机制。根据主题技术的多个方面，本文所述的方法可以应用于作为单种组分或与其他肽或脂质混合物的二元或三元混合物的膜蛋白、亲水蛋白质、肽和类肽。当在混合物中时，必须对一种组分进行同位素标记，以允许同时检测每种组分。主题技术的多个方面使得可以实现样品制备的灵活性、其自动化的潜力以及数据分析，该数据分析已被证明可用于药物蛋白质制剂。根据主题技术的多个方面，本文所述的方法可以应用于若干水性或脂质环境中的任何蛋白质、肽或类肽样品。本文所述的方法可以定性和/或定量用于测定蛋白质聚集。进行数据分析，通过该数据分析来确定蛋白质聚集的机制，并且可以测定蛋白质、肽或类肽的稳定性和/或活力。根据主题技术的一个方面，该方法涉及用于分析这些蛋白质、肽或类肽的透射傅立叶变换红外(“FT-IR”)和/或衰减全反射(“ATR”)光谱、量子级联激光显微术(“QCL”)、二维相关光谱(“2DCOS”)和/或二维共分布光谱(“2DCDS”)。根据主题技术的多个方面，光谱数据可以使用任何合适的方法和设备(诸如FT-IR光谱仪、FT-IR显微镜、QCL光谱仪或QCL显微镜)获得。在主题技术的多个方面，优选的是，使用QCL显微镜获得光谱数据。用于处理表示蛋白质、肽和/或类肽的特性的数据的方法、系统和指令可以包括：获得关于所施加的扰动的蛋白质、肽和/或类肽的光谱数据；应用二维共分布分析，以生成蛋白质、肽和/或类肽的异步共分布图；在异步共分布图中鉴定与蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的自动峰有关的交叉峰；以及使用交叉峰来确定关于所施加的扰动的光谱强度的分布式存在的顺序。使用交叉峰可包括：对于两个波数v1和v2，确定对应于这两个波数的交叉峰是否具有正值；并且当交叉峰具有正值时，确定v1处存在的光谱强度分布在所施加的扰动的某间隔内，该间隔小于其中v2处存在的光谱强度所分布的间隔。使用交叉峰可包括：对于两个波数v1和v2，确定对应于这两个波数的交叉峰是否具有负值；并且当交叉峰具有负值时，确定v2处存在的光谱强度分布在所施加的扰动的某间隔内，该间隔小于其中v1处存在的光谱强度所分布的间隔。操作可包括：应用二维相关性分析，以生成蛋白质、肽和/或类肽的同步图；在同步图中，鉴定与蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的同步峰；以及使用同步峰来确定关于所施加的扰动的光谱强度的分布图案的叠加程度。操作还可包括：应用二维相关性分析，以生成蛋白质、肽和/或类肽的同步图和异步图；在同步图中，鉴定与蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的自动峰有关的正交叉峰；以及使用光谱数据的所鉴定峰强度来确定蛋白质、肽和/或类肽的聚集量。蛋白质、肽和/或类肽的聚集量可以与关于所施加的扰动的光谱强度的分布式存在的顺序进行比较。可以识别所关注区域，以区分颗粒和溶液。可以测定颗粒的大小和数量，以确定颗粒的群体分布。可以分析光谱数据以验证信噪比、进行基线校正、测定水蒸气含量和/或测定光谱区域内的信号强度。可以根据样品的扰动生成协变或动态光谱数据。光谱数据中彼此同相的变化(包括峰强度)可以相关联，这些变化如在同步图中获得。可以确定光谱数据中发生变化的元素。可以确定光谱数据中的总体最大强度变化。可以确定光谱数据中的总体最小强度变化。可以确定谱带中潜在的光谱贡献的最小数量，进行曲线拟合分析，并确定样品的二级结构组成。包括峰强度的变化可以与在异步图中获得的彼此异相的光谱数据有关。主题技术的另外特征和优点将在以下描述中示出，并且部分地将从该描述中显而易见，或者可以通过主题技术的实践而获悉。通过书面描述及权利要求以及附图中特别指出的结构，将认识和获得主题技术的优点。应当理解，上文的一般性描述和下文的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供受权利要求保护的主题技术的进一步解释。附图说明附图被包括以提供对主题技术的进一步理解并且被并入并构成本说明的一部分，这些附图示出了主题技术的多个方面，并且与说明书一起，用于解释主题技术的原理。图1A、图1B和图1C示出了根据主题技术的一些方面用于测定蛋白质聚集的正交生物分析技术的结果。图1A示出了尺寸排阻色谱(“SEC”)的结果。图1B示出了差示扫描量热法(“DSC”)的结果。图1C示出了动态光散射(“DLS”)的结果。图2示出了指示根据主题技术的一些方面的方法的不同阶段的流程图。图3示出了多阶段分析的结果。图4示出了根据主题技术的一些方面的示例性计算系统的图示。图5示出了指示根据主题技术的一些方面的示例性方法的操作的流程图。图6示出了指示根据主题技术的一些方面的示例性方法的操作的流程图。图7示出了多阶段分析的结果。图8A示出了用于可开发性评估的ADC片段候选氨基酸序列的比较。ADC片段0(“ADC0”；SEQIDNO:1)是在N-末端处包含另外7个氨基酸(APELLGG；SEQIDNO:2)的全长片段。ADC片段1(“ADC1”；SEQIDNO:3)在N-末端处截短，并且像顶部片段一样含有1个二硫桥。与ADC片段1相比时，ADC片段2(“ADC2”；SEQIDNO:4)具有两个点突变(L5C/K97C)，从而添加另外的二硫桥，以稳定ADC片段2。图8B示出了理查德森(Richardson)带状模型，该模型主要包括β-折叠、β-转角和铰链，以及ADC片段内的2个短螺旋。该图示出了N-末端，C-末端，位置25、62和71处的3个Arg，位置27和61处的相邻Pro残基，以及二硫键Cys31和Cys91。这3个精氨酸残基用作ADC的内部探针。图9A和图9B示出了聚集体的大小和身份(identity)。图9A示出了ADC0和ADC1的QCL红外光谱叠加。图9B示出了分别针对24℃和28℃的曲线图。ADC片段都进行了完全H→D交换。此外，在24℃下，酰胺I’谱带的最大值对应于聚集的ADC1，而在28℃下，最大值对应于溶于D2O溶液的ADC1。图10示出了共分布分析的结果。聚集机制涉及蛋白质内的精氨酸残基和所选的反平行β-折叠和β-转角。所以，此分析提供了引起聚集的蛋白质区域。图11A示出了QCL显微图，图11B示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理表示蛋白质、肽和/或类肽的特性的数据的方法，所述方法包括：获得关于所施加的扰动的所述蛋白质、肽和/或类肽的光谱数据；应用二维共分布(2DCDS)分析，以生成所述蛋白质、肽和/或类肽的异步共分布图；在所述异步共分布图中鉴定与所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的自动峰有关的交叉峰；以及使用所述交叉峰确定关于所施加的扰动的光谱强度的分布式存在的顺序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.21 US 62/281,6301.一种用于处理表示蛋白质、肽和/或类肽的特性的数据的方法，所述方法包括：获得关于所施加的扰动的所述蛋白质、肽和/或类肽的光谱数据；应用二维共分布(2DCDS)分析，以生成所述蛋白质、肽和/或类肽的异步共分布图；在所述异步共分布图中鉴定与所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的自动峰有关的交叉峰；以及使用所述交叉峰确定关于所施加的扰动的光谱强度的分布式存在的顺序。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述交叉峰包括：对于两个波数v1和v2，确定对应于所述两个波数的所述交叉峰是否具有正值；并且当所述交叉峰具有正值时，确定v1处存在的光谱强度分布在所施加的扰动的一定间隔内，所述间隔小于其中v2处存在的光谱强度所分布的间隔。3.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述交叉峰包括：对于两个波数v1和v2，确定对应于所述两个波数的所述交叉峰是否具有负值；并且当所述交叉峰具有负值时，确定v2处存在的光谱强度分布在所施加的扰动的一定间隔内，所述间隔小于其中v1处存在的光谱强度所分布的间隔。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述光谱数据是FT-IR光谱数据。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述异步共分布图中的异步共分布强度被表示为两个光谱信号的分布差异。6.根据权利要求1所述的方法，其中所施加的扰动是时间、温度、浓度或压力。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：应用所述二维共分布(2DCDS)分析，以生成所述蛋白质、肽和/或类肽的同步共分布图；在所述同步共分布图中鉴定与所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的同步共分布峰；以及使用所述同步共分布峰确定关于所施加的扰动的光谱强度的分布图案的叠加程度。8.根据权利要求1所述的方法，其中使用同步共分布峰包括：对于两个波数v1和v2，确定对应于所述两个波数的所述同步共分布峰是否在一定范围内。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：应用二维相关(2DCOS)分析，以生成所述蛋白质、肽和/或类肽的同步相关图和异步相关图；在所述同步相关图中，鉴定与所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集相关的自动峰有关的正交叉峰；以及使用所述光谱数据的所鉴定的峰强度来确定所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集量。10.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述蛋白质、肽和/或类肽的聚集量与关于所施加的扰动的光谱强度的分布式存在的顺序进行比较。11.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述光谱数据包括对含有所述蛋白质、肽和/或类肽的样品执行QCL红外光谱分析。12.根据权利要求1所述的方法，还包括识别所关注区域，以区分颗粒和溶液。13.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·帕斯特拉纳里奥斯，J·J·罗德里格斯托罗，
申请(专利权)人：蛋白质动态解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US