核苷由堿基及核糖構(gòu)成，是生物體內(nèi)用于合成遺傳物質(zhì)（DNA和RNA）的重要原料！除8種常見核苷外，還存在多種天然修飾核苷以及經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的化學(xué)合成的修飾核苷。修飾核苷主要用作各類核苷類藥物（抗癌藥物等）的研發(fā)以及作為合成小核酸藥物的原料等。

01

隨著瑞德西韋被FDA批準(zhǔn)為治療的藥物，核苷類藥物以及相關(guān)衍生藥物再次受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注，它是臨床上用于治療病毒感染性疾病、腫瘤、艾滋病等的一類重要的藥物。

在藥物研發(fā)的進(jìn)程中，為了提升核苷類分子的藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)性質(zhì)，常針對(duì)核苷的堿基、糖苷鍵、糖環(huán)等進(jìn)行修飾，從而降低核酸類藥物的免疫原性并提升穩(wěn)定性，經(jīng)常需要開發(fā)對(duì)應(yīng)的雜質(zhì)分析和原料檢測(cè)方法。

案例1：對(duì)胞磷膽堿鈉及相關(guān)化合物分析

色譜條件

色譜柱：Gemini 5µm NX-C18, 4.6×250mm

流動(dòng)相：磷酸三乙胺緩沖液

流速：0.5mL/min

柱溫：30℃

進(jìn)樣量：20µL

波長：276nm

02

假尿苷（Pseudouridine）是RNA上豐富的修飾核苷，又被稱為RNA的“第五種核苷"。2005年，Katalin Karikó等人發(fā)現(xiàn)將假尿苷引入RNA中能降低其免疫原性，并且RNA的免疫原性隨著假尿苷引入比例的增高而降低。2008年，Katalin Karikó等人還發(fā)現(xiàn)用假尿苷替代尿苷的mRNA不僅能極大地降低mRNA的免疫原性，還能提高mRNA的穩(wěn)定性并增強(qiáng)其翻譯能力。2015年，Oliwia Andries等人發(fā)現(xiàn)用N1-甲基假尿苷替代尿苷比用假尿苷替代尿苷更能降低mRNA的免疫原性，且更能增強(qiáng)mRNA的蛋白表達(dá)能力。

這些研究提示，將假尿苷或N1-甲基假尿苷引入mRNA或許能有效降低mRNA疫苗的免疫原性，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性，且增強(qiáng)其蛋白表達(dá)能力。

我們?cè)贗VT反應(yīng)過程中，對(duì)反應(yīng)體系中各種有效組分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控非常關(guān)鍵。

案例2：幾種三磷酸尿苷的類似物用液相色譜法快速檢測(cè)

色譜柱：Kinetex Biphenyl 100?（3.0×150mm, 2.6μm）; P/N:00F-4622-Y0

流動(dòng)相A：150mM三乙胺+15mM正己胺（用磷酸調(diào)節(jié)pH至7.8）

流動(dòng)相B：甲醇

流速：0.5mL/min

檢測(cè)器：260nm

柱溫：40℃

自動(dòng)進(jìn)樣器溫度：8℃

圖1. Kinetex Biphenyl上3種類似物混標(biāo)丨譜圖

因?yàn)槿齻€(gè)類似物的結(jié)構(gòu)高度相似，特別是UTP和Me-pUTP，疏水性極為相似，用普通的C18反相色譜柱難以分離。通過色譜柱篩選，我們發(fā)現(xiàn)Kinetex Biphenyl核殼固定相由于芳香族特殊的選擇性，可以對(duì)幾種同系物分離，該方法可以用于反應(yīng)體系中組分的快速檢測(cè)。

我們?cè)僬归_一下

03

mRNA藥物生產(chǎn)工藝大致可分為5個(gè)模塊：質(zhì)粒生產(chǎn)、質(zhì)粒線性化、體外轉(zhuǎn)錄合成反應(yīng)（IVT）、mRNA純化、LNP包封。針對(duì)mRNA的批量合成，目前較為高效的方式為體外轉(zhuǎn)錄（In Vitro Transcription, IVT）。IVT是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的酶催化過程，在合成mRNA的過程中，除DNA模板外，需加入所需的酶、三磷酸核苷酸及其它相關(guān)試劑。

三磷酸核苷酸極性很強(qiáng)，在反相色譜上保留很弱，由于結(jié)構(gòu)非常相似，不能實(shí)現(xiàn)良好分離。通過添加離子對(duì)試劑來增強(qiáng)三磷酸核苷在C18色譜柱上的保留并改善分離。

案例3：5種三磷酸核苷酸單體的IP-RP分離

色譜柱1：Biozen Oligo（4.6×150mm, 2.6μm）; P/N:00F-4790-E0

色譜柱2：Clarity Oligo-RP（4.6×150mm, 3μm）; P/N:00F-4441-E0

流動(dòng)相A：150mM三乙胺+15mM正己胺（用磷酸調(diào)節(jié)pH至7.8）

流動(dòng)相B：流動(dòng)相A:乙腈（1:1）

流速：0.8mL/min

檢測(cè)器：260nm

柱溫：50℃

自動(dòng)進(jìn)樣器溫度：8℃

進(jìn)樣量：1µL

圖1. 色譜柱1 Biozen Oligo混標(biāo)譜圖

圖3. 色譜柱2 ClarityOligo-RP混標(biāo)譜圖

因?yàn)槿姿岷塑账岬挠H水性很強(qiáng)，在磷酸鹽緩沖體系下的保留偏弱，分離度也不好。在反相離子對(duì)條件下可以發(fā)現(xiàn)保留明顯增強(qiáng)，并且5個(gè)單體都可以很好的分離。

Biozen Oligo為2.6µm的核殼顆粒，跟3µm全多孔硅膠顆粒的Clarity Oligo-RP相比，可以看到峰更加尖銳，柱效和分離度更高；而后者的保留略強(qiáng)，峰的對(duì)稱性更好。

反相離子對(duì)色譜條件需要在流動(dòng)相中添加烷基胺類離子對(duì)試劑，流動(dòng)相的pH比較高。如果是傳統(tǒng)的硅膠顆粒C18柱，對(duì)壽命會(huì)有挑戰(zhàn)。Biozen Oligo 2.6µm和Clarity Oligo-RP 3µm兩款色譜柱均采用雜化硅膠技術(shù)，色譜柱可以耐受1-12的pH，更經(jīng)久耐用。

案例4：分離CTGA四個(gè)核苷酸

色譜柱：Venusil AQ C18 10µm 21.2×250mm

流動(dòng)相：A: 水（50mM甲酸銨） B: 甲醇:水=20:80

流速：20ml/min

波長：260nm, 280nm

進(jìn)樣量：1400µL（100mM單體CTGA各100µL混合后加流動(dòng)相A 1mL）

Agela AQ C18 10µm填料，用甲酸銨的方法可以分離CTGA四個(gè)核苷酸。

案例5：改性核苷酸樣品制備

儀器：Agela Astra中壓制備系統(tǒng)

色譜柱：Flash HILIC 20-35μm 100? 4g四支串聯(lián)

流動(dòng)相：A: 水（25mM乙酸銨） B: 乙腈:水=75:25（25mM乙酸銨, pH6.7）

流速：15ml/min

檢測(cè)波長：260nm; 220nm

進(jìn)樣量：20mg

繼續(xù)皮一下，

彩蛋依舊是熱點(diǎn)應(yīng)用分享

1

對(duì)五種關(guān)鍵核苷進(jìn)?了全?HPLC分析：腺苷、?苷、尿苷、胞嘧啶和N6-甲基腺苷（m6A）。?譜峰顯?了不同的保留時(shí)間，說明了HPLC在分析核苷和修飾形式??的多功能性【1】。

2

生物素化寡脫氧核苷酸的合成純化

紫外線誘導(dǎo)的6-4TT聚合后用Venusil MP C18醋酸銨體系純化，采用UHPLC-Q-TOF/MS對(duì)制備的含ODN的6-4TT進(jìn)行表征和堿性穩(wěn)定性驗(yàn)證。生物素化的含6-4TT的寡脫氧核苷酸被用于篩選針對(duì)6-4TT光產(chǎn)物的高親和力抗體。預(yù)計(jì)該合成的探針可用于檢測(cè)與該病變結(jié)合的蛋白質(zhì)并評(píng)估6-4TT DNA螺旋構(gòu)象的影響【3】。

“

3

（化學(xué)）酶促合成是傳統(tǒng)化學(xué)方法的寶貴替代方案，但由于生物催化劑的生產(chǎn)成本過高，降低了此類工藝的可行性。然而在連續(xù)酶膜反應(yīng)器（EMR）中可以提高生物催化劑使用率直到其失活，因此它們?yōu)槭褂米杂扇芙獾拿高M(jìn)行間歇酶促反應(yīng)提供了一種有價(jià)值的替代方案。在EMR中，酶通過合適的膜保留在反應(yīng)器中。因此，可以避免載體材料上進(jìn)行固化，以及酶活性的相關(guān)損失。使用自由溶解酶的EMR應(yīng)用，有助于集成生物催化劑分離的連續(xù)過程，從而降低生物催化劑的總體成本并增強(qiáng)核苷生產(chǎn)的下游加工【2】。