蛋白質(zhì)純化技術(shù)進階：伯樂層析介質(zhì)與系統(tǒng)實現(xiàn)高分辨率分離

內(nèi)容簡介：
本文系統(tǒng)綜述了蛋白質(zhì)純化策略的最新進展，著重介紹了伯樂（Bio-Rad）在層析色譜介質(zhì)、預(yù)裝柱和自動化層析系統(tǒng)方面的技術(shù)創(chuàng)新。文章詳細分析了親和層析（如Ni-NTA、Protein A/G）、離子交換層析（IEX）、尺寸排阻層析（SEC）和疏水作用層析（HIC）等關(guān)鍵技術(shù)的原理與選擇策略，并結(jié)合伯樂的NGC™中壓層析系統(tǒng)，探討如何構(gòu)建從實驗室小規(guī)模篩選到放大生產(chǎn)的高效、可重復(fù)的蛋白質(zhì)純化工作流程。本文旨在為蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物制藥領(lǐng)域的科研人員提供實用的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞： 蛋白質(zhì)純化、層析色譜、親和層析、NGC層析系統(tǒng)、預(yù)裝柱

正文：

蛋白質(zhì)是生命功能的執(zhí)行者，對其結(jié)構(gòu)與功能的研究是現(xiàn)代生命科學(xué)的基石。無論是進行X射線晶體學(xué)、冷凍電鏡分析、酶動力學(xué)研究，還是開發(fā)治療性抗體，獲取高純度、高活性、結(jié)構(gòu)完整的目標蛋白都是首要且關(guān)鍵的步驟。層析色譜技術(shù)，作為蛋白質(zhì)純化的核心技術(shù)，其分辨率、效率和可放大性直接決定了研究的成敗與效率。伯樂（Bio-Rad）作為生命科學(xué)領(lǐng)域的，提供了一套涵蓋層析介質(zhì)、預(yù)裝柱和自動化系統(tǒng)的全面蛋白質(zhì)純化解決方案。

蛋白質(zhì)純化通常是一個多步驟的過程，依據(jù)蛋白質(zhì)的物理化學(xué)特性（如大小、電荷、疏水性、特異性親和配體）依次采用不同的層析方法。伯樂為此提供了全面的層析介質(zhì)產(chǎn)品線：

• 親和層析（Affinity Chromatography）： 這是且高效的初始捕獲步驟。伯樂提供多種高載量的親和介質(zhì)，例如用于純化組氨酸標簽（His-Tag）重組蛋白的Profinity™ IMAC Ni-NTA樹脂，以及用于純化抗體和Fc融合蛋白的Profinity™ Protein A和Protein G樹脂。這些介質(zhì)具有高結(jié)合容量、高選擇性和溫和的洗脫條件，能一步從復(fù)雜裂解液中富集目標蛋白。

• 離子交換層析（Ion Exchange Chromatography, IEX）： 用于進一步精純，基于蛋白質(zhì)表面凈電荷的差異進行分離。伯樂的UNOsphere™ 和 Macro-Prep® 系列離子交換介質(zhì)提供了強陰離子交換（Q）、強陽離子交換（S）、弱陰離子交換（DEAE）和弱陽離子交換（CM）等多種選擇，具有高分辨率、高流速和優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性，非常適合中間純化和精純步驟。

• 尺寸排阻層析（Size Exclusion Chromatography, SEC）： 又稱凝膠過濾層析，根據(jù)蛋白質(zhì)流體力學(xué)體積（大小）進行分離。伯樂的Bio-Gel® P 和 ENrich™ SEC 系列介質(zhì)用于最終的精純步驟，以去除聚集體、降解片段或交換緩沖液，為下游應(yīng)用提供單分散性的高質(zhì)量蛋白樣品。

• 疏水作用層析（Hydrophobic Interaction Chromatography, HIC）： 基于蛋白質(zhì)表面疏水性的差異進行分離。Macro-Prep® HIC 介質(zhì)是純化單克隆抗體、去除聚集體和降解產(chǎn)物的有效工具，常與IEX或SEC聯(lián)用。

為了簡化操作并提高實驗的可重復(fù)性，伯樂推出了種類豐富的預(yù)裝柱（Prepacked Columns），例如NGC™ Quick Load®、Bio-Scale™ 和 ENrich™ 系列。這些預(yù)裝柱即開即用，消除了實驗室自行裝柱的繁瑣、變異性和不確定性，保證了柱效的一致性，特別適合方法開發(fā)和高通量篩選。

對于復(fù)雜的多步純化流程，自動化是提升效率、減少人為誤差的關(guān)鍵。伯樂的NGC™ Discover™ 10/10S 和中壓層析系統(tǒng)是一個模塊化、高度靈活的平臺。其直觀的ChromLab™軟件允許用戶輕松設(shè)計、運行和優(yōu)化純化方法，從簡單的線性梯度到復(fù)雜多步方法皆可應(yīng)對。系統(tǒng)支持多檢測器（UV/VIS、pH、電導(dǎo)等）和自動餾分收集，可實現(xiàn)無人值守的全自動純化，極大解放了科研人員的生產(chǎn)力，并確保了數(shù)據(jù)記錄的完整性與可追溯性。

一個典型的單克隆抗體純化流程可能如下：首先使用Protein A預(yù)裝柱進行捕獲，然后使用離子交換柱（如UNOsphere Q）去除宿主細胞蛋白、核酸和酸溶性聚集體，最后通過尺寸排阻柱（如ENrich SEC 650）進行拋光，獲得高純度的單體抗體。整個過程可以在NGC系統(tǒng)上實現(xiàn)自動化，大大提高了純化效率和結(jié)果的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定的實驗產(chǎn)出離不開穩(wěn)定的物料供應(yīng)。蛋白質(zhì)純化實驗周期長、步驟多，對層析柱、樹脂、緩沖液鹽等耗材的需求量大且時間緊迫。

在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。 這種服務(wù)確保了研究人員能夠及時獲得伯樂的高質(zhì)量層析介質(zhì)、預(yù)裝柱及配套試劑，避免了因耗材短缺導(dǎo)致的純化流程中斷，為獲得可靠的蛋白質(zhì)樣品和數(shù)據(jù)連續(xù)性提供了有力支持。

綜上所述，伯樂通過提供從高性能層析介質(zhì)、即用型預(yù)裝柱到智能自動化系統(tǒng)的完整解決方案，顯著提升了蛋白質(zhì)純化的分辨率、效率和自動化水平，有力地支撐了從基礎(chǔ)科研到生物工藝開發(fā)的全鏈條創(chuàng)新。