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.

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.

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.

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.