限于篇幅,本文只探讨3个议题,对其它相关问题感兴趣的读者请阅文末的参考文献。
将ELISA方法转移到其它分析平台
在开发临床前LBA分析方法时,ELISA可能是首选的方法,因其简单性,低成本,并且不需要专门的仪器设备。但是,如果ELISA方法不能满足灵敏度和稳健性要求时,特别是对GLP毒理/毒代研究而言,需要在一个CRO实施该研究时,往往需要将一个ELISA方法转移到MSD或者GYROS平台至上实施。
MSD
从ELISA转移到MSD平台相对简单;当使用特定抗体对的ELISA方法无法到达所需要的灵敏度时,会经常实施这样的转移来减少基质效应,提高灵敏度或增加定量动态范围。然而,就像其它方法转移一样,试剂的差异和不同的修饰(modifications),如ruthenium或生物素标记,可能会影响方法的效能。因此,虽然可以在MSD上重新使用已有的抗体对和测试格式,但将需要调整校准品(Cs)和QCs的浓度,并充分验证新的方法。
Gyrolab
在理想的情况下,需要小体积样本或半自动化的分析方法应当直接在Gyrolab平台上开发。如果一对抗体(antibody pair)可用于相同的捕获-检测组合,则将ELISA方法直接成功地转移到Gyrolab上的可能性更大; 尽管可能需要重新优化,以提高灵敏度和/或扩展动态范围。 重新优化包括测试抗体对的组合;调整抗体浓度,以最大化灵敏度和动态范围;测试选择性,以尽量减少MRD;以及重建动态范围和QC水平。在转移方法到Gyrolab平台的时候,修改试剂,如使用生物素(biotin)或荧光标记,也会影响测定性能。在任何情况下,都需要在此平台实施完全的方法验证。
BIAcore
BIAcore和ELISA之间的差异太大,不能直接转移分析方法;因此,需要进行方法的再开发,和全面的方法验证。 由于BIAcore是一个基于流体的系统,因此不宜直接与基于固相(例如,微孔板)的免疫测试方法进行比较。需要进一步开发BIAcore方法,例如芯片的固定(immobilization)和再生条件,用于固定和再生缓冲液的试剂,试剂的稳定性,确定标准品和质量控制样品,以及配体结合测试(LBA)方法的其他方面。
Luminex
如果以Luminex格式定量单个待测物,则从ELISA格式的方法转移在测试方法的布局方面非常简单,尽管需要制备,评估和验证新的试剂(例如,dye-coated beads,荧光标记的检测抗体)。有时,在洗涤步骤中需要额外的微孔板(真空或磁珠板)。如果需要将多个ELISA方法组合并转移到一个Luminex方法(由于其multiplexing功能),则需要进行额外的研究;并且,优化方法参数可能需要更多的方法开发时间。总体而言,必须全面验证单通路和multiplex格式的Luminex方法;ELISA方法中使用的条件有助于确定开发Luminex方法的格式和抗体对。
分析大数量样本和仪器故障
MSD
对于在MSD上的样本分析,校准品(Cs)和QCs的位置通常与ELISA的位置相同。另一方面,值得注意的是:对微孔板一次只读取四个孔的数据,而且在施加电压后只能读取一次。因此,如果发生仪器故障,可能无法测定整个校准曲线;或者取决于微孔板设置(plate set-up),可能缺少一组QC的一部分,这通常发生在水平设置(horizontal set-up)中。对于垂直设置(vertical set-up),更有可能获得校准品和第1组QC,而不是第二组QC。在这两种情况下,将需要重新读取整个微孔板。如果仪器发生故障,而且读数缓冲液已添加到微孔板中,则可能需要重新分析(re-assay)样品,因为检测信号会随时间显著地减少。
Gyrolab
通常,一个分析运行被定义为一个CD,在每个CD上都放置有校准品和 QCs。如果放置在不同CDs上的QCs的精密度和偏差符合接受标准,则在无人值守的运行中处理的最多五张CDs的系列可以定义为一个单次运行。 这需要测试和评估一个给定的格式是否满足上述接受标准,因为这取决于能否快速捕获待测物的和试剂的稳定性。
需要将接受标准应用于每个CD,这意味着具有失败的QCs和/或失败校准曲线的CDs会被拒绝,而来自同一个多个CD运行中的其它CDs可以通过。如果含多个CD的运行仅有一条标准曲线,并且此曲线不符合接受条件,则此多个CD的运行的所有数据将被拒绝。由于多个CD运行的风险,故应在方法验证时,需要对样品分析时的校准曲线和QCs设置进行评估。在任何情况下,每个CD都必须含有QCs。
如果在运行过程中怀疑针头故障,例如,观察到结构之间(inter-structure)高的CVs,则需要使用供应商提供的仪器日常维护测试方法,测试液体处理装置的性能。故可以识别不符合接受标准的样本,校准品或QCs所使用的针头,并可以在未来的运行中重新分析。液体处理装置有10个针头,分析数据指明了用于转移某一样本的针头。
一些较新的LBA分析平台,包括Gyrolab,提供比ELISA更宽泛的动态范围。尽管如此,仍建议使用相同数量的校准品和 QCs(在每个CD/微孔板的每个QC级别重复两次)进行验证(LLOQ,LQC,MQC,HQC,ULOQ)和样品分析(LQC,MQC,HQC),如同对ELISA方法建议的那样。
Luminex
常见的做法是设置板中(in-plate)校准品,并重复(duplicate)分析校准品和样本。校准品的范围通常比 ELISA的范围更宽,以适应各种待测物浓度,并确定每个待测物的校准曲线和QCs响应。值得指出,对于另一种待测物,校准曲线上的锚定点可能不一样。
如果仪器在运行中失败(即,产生一个部分运行partial run),只要相关校准品和QCs成功完成且可以接受,则仍然可以使用已分析样本的数据。与某些顺序测定平台(sequential platforms)相比,这不太令人担心;而在那些顺序平台上,只有有限的QCs位于相对较大量的样本之间;这样的话,就可能没有足够的QCs来判断许多样本分析的结果是否有效。
BIAcore
该平台与RIA一样,系列式地(in series)分析样品,并使用微孔板加载样本。因此,有两种方法可以运行 BIAcore 样本分析。与 ELISA一样,按96孔,设置校准品和QCs;或者将两个板(或更多)可以作为一个整体来运行:在开始时,分析校准品,并且在整个样本分析中穿插几组QCs。产生部分运行结果的原因,可能是由于仪器故障;也可能是由于未知原因导致QC失败。应根据发生的情况和时间处理仪器故障。在由于未知原因导致QC失败的情况下,当两组已接受的QCs之间的所有样本都需要重新分析时,可以使用bracket approach,如表3所示。
表3. Biacore样本分析设置
总体而言,如果40%或更多个QC失败,则必须重新分析,在可接受的最后一组QC之后的,所有样本。只有在运行开始时的一组QC都通过了的情况下,才能接受第一组样本的分析结果。如果QC的成功和失败是零星的(sporadic),则整个样本分析运行失败,必须进行原因调查。RIA使用类似的方法,系列式地分析一组试管。
实施样本分析的最佳实践
1.在方法开发的过程中,最好消除残留(carry-over),而不是在样本分析中加以计算校正。
2.对于每个平台,应使用短期稳定性数据来确定每次运行的持续时间,以确保样本稳定性。
3.一个分析运行不限于96个数据点(校准品加样本);例如,对于基于不同硬件支持,如CD和/或系列运行[run in series],如RIA,BIAcore,Erenna®,和 Gyrolab的平台。
4.在分析运行开始时,首先分析标(校)准曲线;之后,以合理的频率在运行中间隔地分析QCs,以验证该分析平台上的结果。取决于如何定义一个分析运行,可以在每个固体支持(solid support)上设置校准品,也可以设置在一个微孔板/CD上;之后是QCs间隔的一系列样本。无论一个分析运行是如何定义的,应当有规律地多次分析QCs,以确认运行内的精密度。
5.只要在方法验证期间确定的%CV在可接受的范围内,例如,小于或等于目前能够接受的15%(对小分子而言),则可以进行单个样品分析,并采用最严格的接受标准。如果运行超过多个固体支持,则%CV标准指的是重复(duplicate)运行的QCs,和包括多个固体支持的运行内精密度。
6.对于方法转移,在更改分析方法的平台或格式时,大多数平台需要重新验证;即便是部分验证也可能错过对一些关键参数的评估。因此,建议对样本分析方法进行完整的重新验证。
7.Multiplexing:建议尽可能在待测物的混合物中,验证每一个待测物。在样本分析期间,如果一个待测物的分析失败,则应重新分析所有样本,并屏蔽先前合格待测物的分析结果。
总结与前瞻
总之,大多数药物发现阶段的PK/PD免疫分析可以在MSD或Gyrolab平台上进行。Gyrolab还具有运行时间短,样本体积小和自动化,等附加优势,因此对临床前生物分析极具吸引力。无论分析平台如何,本文强烈建议,在最终所需分析方法的同一平台上,筛选试剂和评估方法的性能。在另一方面,超高灵敏度和multiplexing平台是特殊的应用平台,通常不能对试剂进行高通量筛选。因此,可以首先在ELISA,MSD,Gyrolab或BIAcore(SPR技术)平台上对试剂进行筛选,然后在相关特殊平台上优化并最终建立相关方法。Simoa™平台因其超高灵敏度(可以使用微量样本体积)和自动化操作,在相当的程度上可以替代Gyrolab平台,用于临床前PK样本分析。
针对可溶性靶标的新药项目,需要在方法开发的开始,就利用BIAcore平台使用的SPR技术来克服耐受性(tolerance)问题。选择分析平台时,应当牢记最终目标。虽然获得完美的方法参数是最理想的,但就检测方法的局限性和项目需求而言,需要切合实际;因此,需要有愿意在使用的样本体积或分析运行的时间,等参数上,做出妥协,以满足整体需求。与项目团队良好的沟通有助于确定相关工作的优先级别,满足对分析方法的需求并满足相关时间表。当项目的目标预期发生变化时,需要对分析方法的格式保持足够的灵活性,以便在不同的分析平台之间,轻松地转移分析方法。
每个平台在检测试剂,如Sulfo-tag、horseradish peroxidase(HRP或其他酶)方面,差异最大。因此,试剂的生物素化(biotinylation),当与各自对应的链球菌蛋白标记的试剂(streptavidin-tagged reagents)一起使用时,可以实现分析方法在这些平台之间的无缝转移。在需要将捕获试剂生物素化的平台(Gyrolab)上,这些生物素化的试剂可以作为捕获(capture)使用。无论是分析针对可溶性靶标的药物的游离的,还是结合的百分比,或是分析复杂分子的分子完整性,都应当利用免疫测试方法的多功能性(versatility),并相应地考虑合适的分析平台。虽然免疫分析领域正在迅速发展,但LC-MS等正交性生物分析平台也在平行地发展,有时可以作为免疫分析方法的补充。因此,充分了解正交分析平台,并及时向这些平台的团队提示研究方向,将有助于项目的成功。后续文章将介绍相关进展,敬请关注。
特别声明
本文如有疏漏和误读相关指南和数据的地方,请读者评论和指正。所有引用的原始信息和资料均来自已经发表学术期刊、官方网络报道等公开渠道, 不涉及任何保密信息。 参考文献的选择考虑到多样化但也不可能完备。欢迎读者提供有价值的文献及其评估。
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