核磁共振波谱揭示治疗性抗体的位点特异性结构特征，无需同位素标记
单克隆抗体被广泛用于治疗从癌症到自身免疫性疾病等多种疾病。这些生物药物的安全性和有效性取决于其保持正确的三维组织，即高阶结构。
然而，检测抗体中的细微结构变异仍是一个重大的分析挑战。常规技术如圆二色性光谱或量热法能提供有价值的整体信息，但通常缺乏残基级别的分辨率。
核磁共振波谱是少数能在溶液中以原子分辨率观察蛋白质结构和动力学的技术之一。近年来，核磁共振指纹图谱方法越来越多地被用于评估治疗性抗体中的高阶结构。然而，这些方法大多检测整体光谱差异，而非提供详细的结构解释。
在一项发表于《美国化学会志》的研究中，来自生命与生命系统探索研究中心及合作机构的研究人员建立了人类IgG1抗体Fc区域甲基信号的位点特异性归属。
研究人员结合了氨基酸选择性同位素标记、诱变和多维核磁共振实验，归属于Fc结构域中多个残基的甲基共振，包括丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸和缬氨酸。
这些归属使得甲基信号能够作为抗体的残基特异性探针。重要的是，即使是在自然丰度的抗体中也能检测到相同的信号，这意味着结构分析无需进行同位素标记。
利用这些探针，研究人员检测到了与Fc区域糖基化模式相关的结构差异，包括核心岩藻糖基化和末端半乳糖基化的变化——这两种糖特征已知会影响抗体的效应功能。
该研究还揭示，某些甲基信号来源于抗体的高度动态区域，包括铰链区和受体结合界面的残基。这些信号作为局部结构柔性的灵敏报告器，提供了对分子功能重要区域的洞察。
由于该方法可以直接分析未标记形式的抗体，它为监测治疗性抗体的结构完整性和细微分子变异开辟了新的可能性。这类能力对于确保生物药物的质量以及证明生物类似药开发中的结构可比性越来越重要。
"治疗性抗体是结构复杂的分子，即使是细微的结构变异也可能影响其生物活性。"日本国立自然科学研究院生命与生命系统探索研究中心的Koichi Kato表示，"我们的研究表明，即使在未标记抗体中，基于甲基的核磁共振信号也能作为强大的结构探针，为抗体治疗药物的残基级结构评估提供了一条实用途径。"
这项研究补充了发表于《分析化学》的一篇相关论文，在该论文中，研究人员开发了一种集成核磁共振与液相色谱-质谱联用的方法，以残基特异性和立体化学分辨率表征IgG1 Fc区域中的甲硫氨酸氧化。
该工作揭示了保守的Fc残基Met252和Met428处的氧化如何产生独特的R型和S型亚砜形式，并扰乱局部抗体结构，从而提供了氧化修饰如何影响抗体稳定性和功能的机制见解。
这两项研究共同建立了一个综合分析框架，用于评估治疗性抗体的高阶结构特征和化学修饰。
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