Конъюгация — это процесс образования единого стабильного гибрида, в котором одним из объектов является молекула, такая как белок, антитело, пептид и небольшая молекула. Эти молекулы могут быть конъюгированы различными способами, такими как гаптены, ферменты, изотопы, флуоресцентные метки, белки-носители, полимеры, конъюгаты частиц и фотореактивные молекулы. Биоконъюгация — это разновидность конъюгации, где одним из объектов является биомолекула, такая как белок или антитело. Биоконъюгация широко применяется для создания сложных структур, способных сохранять свойства и функции, присущие отдельным объектам. Типичный биоконъюгат состоит из трех основных компонентов, а именно молекул-мишеней (пептиды, белки, олигонуклеотиды и липиды ), химические линкеры и терапевтические агенты (малые молекулы и макромолекулы ). Синергическое поведение, достигаемое в результате этого процесса, обходит присущие ограничения отдельных аналогов, такие как короткие живой период полувыведения, низкая растворимость и иммуногенность. Биоконъюгация повышает молекулярную стабильность, защищает конъюгированные биомолекулы от протеолиза и улучшает целевые свойства систем доставки.
Концепция биоконъюгации возникла в 1970-х годах, когда бычий сывороточный альбумин (БСА) был конъюгирован с полиэтиленгликолем (ПЭГ) с целью исследования снижения иммуногенности. В последнее время, с появлением стратегий химической конъюгации и биоинженерных подходов, был достигнут существенный прогресс в создании стабильных, гомогенных и сайт-специфичных биоконъюгатов. Стоит отметить, что первый радиофармацевтический конъюгат пептида с лекарством Лютатера был одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (USFDA) в 2018 году для лечения гастроэнтеропанкреатических нейроэндокринных опухолей. Он состоит из пептида, полученного из соматостатина, и комплекса ДОТА с радиоактивным изотопом. 77Лу.
![Преимущества конъюгированных и меченых биомолекул](https://www.rootsanalysis.com/blog/wp-content/uploads/2023/09/Conjugation-Labeling-1.webp)
Конъюгацию биомолекул также называют мечением биомолекул, когда модификация конъюгатами приводит к обнаружению (прямой непрямой ) для биовизуализации и иммуноанализов. Некоторые конъюгаты, которые могут обеспечить обнаружение меченых биомолекул, включают флуоресцентные метки / флуорофоры, репортерные ферменты (пероксидаза хрена (HRP) и щелочная фосфатаза (AP) ), биотин, наночастицы, квантовые точки и изотопы. Эти конъюгаты приводят к выяснению сложных биологических процессов за счет усиления сигнала и высокой биологической специфичности. Стоит отметить, что биоконъюгация со стабильными (нерадиоактивный ) изотопы широко используются для анализа динамики и метаболизма малых молекул. Более того, это обеспечивает лучшее понимание распределения препарата и его роли в возникновении органной токсичности. Со временем биоконъюгация и маркировка стали незаменимыми инструментами в области биотехнологии и современной химической биологии для улучшения биологических характеристик биомолекул.
Конъюгация с различными молекулярными конъюгатами и метками
Комбинация конъюгатов/меток с молекулами (белки, пептиды, антитела и малые молекулы ) широко используется в нескольких целях: от терапии и диагностики до выделения и характеристики систем доставки лекарств. Конъюгаты, такие как ферменты, стрептавидин, магнитные шарики и фотолюминесцентные квантовые точки, образуют комплексы с биомолекулами, чтобы обеспечить надежное и чувствительное обнаружение агентов, вызывающих заболевания. Кроме того, небольшие молекулы конъюгируют с белком-носителем для подтверждения продукции антител с помощью скрининга ELISA. Флуорофоры — еще один класс меток, используемых для скрининга. Эти объекты полезны для изучения новых фармакофоров лигандов, специфичных для маркеров, экспрессируемых в раковых клетках. На рисунке ниже показаны различные типы молекулярных конъюгатов и меток, которые можно конъюгировать с различными молекулами.
![Типы молекулярных конъюгатов и меток](https://www.rootsanalysis.com/blog/wp-content/uploads/2023/09/Conjugation-Labeling-2.webp)
Каковы применения конъюгированных и меченых биомолекул?
Комбинация конъюгатов/меток с молекулами широко используется для различных применений, начиная от терапии и диагностики и заканчивая выделением и характеристикой систем доставки лекарств. Конъюгированные биомолекулы широко используются в целях скрининга и применяются в таких методах, как иммунохимическое окрашивание, флуоресцентная микроскопия и анализ высокого содержания (HCA). Чтобы обеспечить высокопроизводительный скрининг потенциальных лигандов, небольшие молекулы действуют как конъюгаты, связываясь с биомолекулами, и действуют как зонд при связывании с лигандом. Ферменты, стрептавидин, магнитные шарики и фотолюминесцентные квантовые точки в комплексе с биомолекулами обеспечивают надежное и чувствительное обнаружение болезнетворных агентов. Далее биоконъюгация с зондами (наночастицы золота ) проводится для формирования биосенсоров для обнаружения нескольких аналитов. Более того, полимеры, сахара, белки-носители, конъюгированные с липидами пептиды обладают потенциалом действовать в качестве пептидных терапевтических средств при различных заболеваниях. Более того, белок-пептидный комплекс-носитель способствует выработке антител против пептидов. Стоит отметить, что высокая специфичность, программируемость и биосовместимость белков обусловливают их роль носителей лекарственных средств. Тем не менее, функционализация этих биомолекул необходима для улучшения способности доставки, которая может быть ограничена из-за непроницаемости клеточных мембран, быстрого клиренса и плохой фармакокинетики. Конъюгаты, такие как полимеры и проникающие в клетку пептиды, широко используются для доставки этих терапевтических агентов без ущерба для их терапевтического эффекта.
Достижения в области конъюгации и маркировки биомолекул облегчили изучение молекулярных структур и взаимодействий, что находит применение в ряде передовых областей, таких как открытие, обнаружение, биосенсорство и визуализация лекарств. Кроме того, конъюгаты могут действовать в качестве нанотераностических агентов после изготовления наночастиц, обеспечивая тем самым ряд преимуществ, таких как пролонгированная и контролируемая доставка, повышенная растворимость и безопасность лекарств. Кроме того, повышенное внимание уделяется разработке простых биоконъюгатов, которые могут служить целям модификации, при этом ожидается, что молекулы будут высокостабильными, селективными и обеспечат желаемую функционализацию. Однако в настоящее время разрабатываются новые конъюгаты/метки для усиления свойств полученных биоконъюгатов. Конъюгация двух противоопухолевых агентов, таких как биспецифические аптамеры и антитела, является одним из таких новых методов, которые потенциально могут повысить терапевтическую эффективность и специфичность уничтожения опухоли.
Каковы преимущества передачи операций по сопряжению и маркировке поставщикам услуг?
Одним из важнейших факторов, связанных с разработкой конъюгированных и меченых молекул, является опыт клик-химии и наличие надежной, передовой технологии конъюгации для осуществления этого процесса. Кроме того, образование гомогенных биоконъюгатов представляет собой сложный процесс, особенно если присутствуют молекулы со схожими функциональными группами.
![Преимущества аутсорсинга операций сопряжения и маркировки](https://www.rootsanalysis.com/blog/wp-content/uploads/2023/09/Conjugation-Labeling-3.webp)
Благодаря передовым технологиям биоконъюгации, техническим проблемам и проблемам масштабирования, связанным с этими конъюгированными объектами, возросла надежность заинтересованных сторон, обладающих опытом в этой области. Кроме того, учитывая, что конъюгированные биомолекулы продемонстрировали некоторую клиническую перспективность для различных терапевтических областей, заинтересованные стороны используют опыт поставщиков услуг, предлагающих услуги конъюгации и маркировки. Эти поставщики услуг активно совершенствуют свои химические и биологические возможности, чтобы удовлетворить спрос на такие продукты. В конечном итоге это позволит обойти связанные с этим ключевые проблемы перевода, включая стандарты надлежащей производственной практики (GMP), соблюдение нормативных требований и вопросы, связанные с качеством. Благодаря растущим исследовательским усилиям, разработке различных конъюгированных/меченых биомолекул и усилиям различных заинтересованных сторон, этот сегмент отрасли, вероятно, станет свидетелем заметного роста в обозримом будущем.
Нижняя граница
Принимая во внимание каждую тенденцию, компания Roots Analysis предоставила полную информацию о рыночных тенденциях в области услуг по конъюгации и маркировке, в отчете под названием «Конъюгация и маркировка», в котором перечислены некоторые из самых последних и точных мероприятий для клиентов, чтобы помочь им принимать более обоснованные решения. Рынок услуг: фокус на маркировке белков, маркировке пептидов, конъюгации малых молекул и конъюгации антител, 2023–2035 гг. Чтобы найти ответы на ключевые вопросы для принятия решений и узнать больше об анализе прогнозов рынка, подчеркивая вероятный рост рынка услуг конъюгации и маркировки на период 2023-2035 годов.
Подробную информацию об этом домене можно найти в нашем отчете о рынке услуг конъюгации и маркировки.