蛋白质层析：过程开发和扩大
Protein Chromatography: Process Development and Scale-Up
作者：Giorgio Carta & Alois Jungbauer
出版社：Wiley Press
索书号：Q513/C322(2)/2020/Y
ISBN：9783527346660
藏书地点：武大外教中心
蛋白质是包括人类在内的各种生物有机体的重要组成成分，是生命的物质基础之一。生物体的生长、发育、遗传和繁殖等一切生命活动都离不开蛋白质。随着分子生物学、结构生物学、基因组学等研究的不断深入，人们意识到仅仅依靠基因组的序列分析来试图阐明生命活动的现象和本质是远远不够的。只有从蛋白质组学的角度对所有蛋白质的总和进行研究，才能更科学地掌握生命现象和活动规律，更完善地揭示生命的本质。由此许多学者将生命科学领域的研究焦点从基因转向蛋白质，使蛋白质成为揭示生命活动现象和分子生物学机理的重要研究对象。研究蛋白质首要的步骤是将目的蛋白从复杂的大分子混合物中分离纯化出来，得到高纯度具有生物学活性的目的物。因此，高效的纯化技术和手段是蛋白质研究的重要基础和关键之一。
层析（chromatography）也称色谱，是利用蛋白质在流动相和固定相中分配不同的原理进行蛋白质分离纯化的方法。由于蛋白质理化特性的不同（分子形状、大小、极性及亲和力等），当蛋白质溶液流经固定相时，不同的蛋白质就会以不同强度的作用力结合在固定相上，实现蛋白质的分离。目前，用于蛋白质的层析纯化的方法主要有 4 种：凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析和疏水作用层析。
凝胶过滤色谱(Gel filtration chromatography，GFC)又称尺寸排阻色谱(size exclusion chromatography，SEC)是一种常用的蛋白质纯化分离技术，可以根据分子的流体动力学体积或大小差异来进行分离。惰性凝胶介质是由物理化学性质稳定的球形微珠组成的多孔基质，同粒径分布的分析物混合物进入色谱柱时，大于孔径的分子无法进入微珠，随后，他们直接通过微珠之间的空隙被最先洗脱下来。而小于凝胶孔径的分子会扩散进入微孔中。凝胶过滤区别于其他两种主要色谱技术（即离子交换和亲和色谱）的显着特征之一是蛋白质分子与溶剂（即流动相）之间没有直接相互作用。
离子交换层析（Ion Exchange Chromatography 简称为IEC）是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法，主要是利用各种分子的可离解性、离子的净电荷、表面电荷分布的电性差异而进行选择分离的。离子交换层析是目前生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。
亲和层析是一种通过分子间的特异性识别和相互作用来分离纯化物质的层析方法。如酶与底物、抗原和抗体之间专一的相互作用等。将其一作为配基固定在填料上，就可以从初始样品中吸附相应的生物分子，然后通过合适的洗脱将其解离达到纯化的目的。配基能与待纯化分子之间的相互作用实现纯化的目的主要是静电相互作用、氢键、配位键、疏水相互作用和弱共价键等综合作用的结果。
任何蛋白质纯化方案的首要目标都是分离出不含所有其他生物分子的特定蛋白质。经典的层析程序被设计用来利用单个目标蛋白的特殊区别特征，例如大小、物理化学性质和结合亲和力。分子生物学和生物信息学的进步在各个层面都对纯化单个蛋白质的挑战做出了积极贡献，最近又导致了高通量蛋白质组平台的发展。尽管其固有的低效率，层析仍然是制药和生物技术行业中蛋白质纯化的主力，离子交换是最广泛使用的模式。层析过程的许多方面仍在经验上进行优化，但建模越来越多地用于帮助放大和优化。本书概述了蛋白层析过程更深入的需求，为离子交换层析制备蛋白质分离的预测性建模提供信息。通过更全面地理解吸附剂和蛋白质结构之间的关系以及描述吸附和运输的关键功能参数的值，可以满足这些需求。
《Protein Chromatography: Process Development and Scale-Up》一书于2019年由Academic Press出版，编者是Giorgio Carta & Alois Jungbauer。本书是关于如何有效使用色谱分离方法的一体式实用指南，通过该书结合培训课程，为蛋白质生物分离的理论和实践方面的生物处理专业人员提供了连续层析的全面报道，并为读者提供了许多来自生物制药行业的相关例子。本书分为两大部分，蛋白质色谱学：过程开发和放大，新版介绍了在小规模和大规模的色谱生物分离中有效开发过程所需的所有知识。第一部分介绍了色谱学理论，包括过程设计原则，使读者能够合理化设置的生物分离过程。第二部分通过案例研究和样本协议的方式说明了第一部分中所学的理论如何应用于现实生活中的问题。
此外，本书作为研究蛋白质层析色谱的专业书记，内容专业详实，语言浅显易懂，除此之外还有以下特点：
1、本书不仅介绍了蛋白层析的基础知识，还结合应用实例，详细阐述层析细节，使读者能够快速理解。
2、索引文献丰富，证明了这本书的知识性，真实性。而且，这些索引文献绝大部分都是最新研究，让读者全面了解该领域的前沿进展。
3、在本书的最后，将出现的专业词汇都罗列出来，大大方便了大家在阅读过程中对蛋白层析专业术语的认知。
4、本书最鲜明的特点就是语言浅显易懂，对于初学者有很大的帮助。
本书目录
1. 生物技术产品的下游加工
2. 蛋白质层析导论
3. 层析介质
4. 实验室和工艺塔及设备
5. 吸附平衡
6. 费率流程
7. 色谱柱的动力学
8. 分散过程和速率过程对柱性能的影响
9. 梯度洗脱色谱
10. 色谱柱的设计与优化
兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生