液相色谱-质谱（LC-MS）生物分析技术在早期药物研发中发挥着至关重要的作用，可以推动新药研发的进程。在组合化学引入之前，来自天然产物、活性化合物的许多候选药物被提取分离，它们的化学结构需要用核磁共振、质谱、红外等化学工艺测试平台以及衍生化或选择性化学降解进行解析。在引入组合化学之后，早期药物发现需要开发高效的LC-MS生物分析技术来支持生物分析的定量分析。
药物研发过程伴随着组合化学、基因组学、蛋白组学及生物信息学的出现而发生迅猛变化,新的药物治疗靶点也因此增多；同时,高通量筛选和超高通量筛选技术的应用大大提高了新化学实体(NCEs)的数目。但是,通过临床前和临床试验最终成功地成为药物的化合物却很少。不少医药研发者并尝试在新药研制的早期,通过先进行体外试验,利用体外实验的结果对药物在人体中的行为进行预测,以确定有无进一步研究的价值。
1、LC-MS生物分析技术在苗头化合物筛选上的作用
质谱是化合物固有的特性之一，不同的化合物均有不同的质谱，除一些异构体外，能够为结构定性提供较多的信息，是理想色谱检测器，也是强有力的结构解析工具。质谱技术的多通道监测功能和液相色谱技术的卓越分离能力，使得LC-MS技术对检测样品浓度和纯度要求明显降低，非常适合活性成分复杂、含量低的药物研究。美迪西生物分析服务部门拥有专业的科研团队，分析实验室配置先进的仪器设备，实行全面的信息化管理，实验研究符合FDA/CFDA GLP标准要求，服务内容涉及药代动力学、药效学、免疫原性和生物等效性等研究方面，为客户提供小分子药物、生物制剂、疫苗和生物标记物的筛选与开发，以及临床前和临床研究。
利用高通量的LC-MS生物分析技术可以对那些已经被确定为苗头化合物进行溶解度、膜通透性或转运、蛋白质结合率、化学和代谢稳定性测试。这些体外实验不仅可以检验合成前虚拟筛选的可靠性，而且成为选择值得进一步开发的化合物的依据。有研究采用LC-MS的技术高通量从51株芽胞杆菌中筛选产Cardiogenol C的菌株[1]。
Cardiogenol C是一种二氨基嘧啶化合物，其诱导来自胚胎干细胞的MHC-（肌球蛋白重链）阳性心肌细胞的分化，具有0.1μM的EC 50值。Cardiogenol C盐酸盐是一种细胞渗透性的嘧啶化合物, 有效诱导胚胎干细胞分化为心肌。研究者利用MassHunter软件对分子特征进行提取,根据保留时间及精确分子量等信息在Metlin代谢数据库中进行快速的比对,高通量的对代谢产物进行鉴定。筛选鉴定到1株解淀粉芽胞杆菌FJAT-17934 Bacillus amyloliquefaciens产Cardiogenol C,其相对含量为1.02%,匹配度达到了92.08%,保留时间为3.651 7min。这为微生物源的Cardiogenol C的研发奠定理论基础。
2、LC-MS法在药效评估和候选药物选择上的作用
用高通量筛选所选择的化合物接下来要用药理模型进行药效评估，如果将靶标生物化学运用到LC-MS分析，就可以在药理学研究中通过任何靶向途径或代谢组学方法来高通量筛选潜在的生物标志物。如果成功的话，所选择的生物标志物将在临床前和临床研究中发挥极大的作用。
LC-MS生物分析技术在许多药物发现的成功案例中起着根本性的作用。如果设计得恰当，早期的体外研究就能确定化合物在多个物种的固有清除率，体外评估提高了用固有清除率来预测系统清除效率。通过体外数据可估算药物的体内代谢清除率,并可以利用这一药动学参数进一步求算出生物利用度和半衰期,而以上参数对确定其体内药理、毒理作用及患者的顺应性等方面非常重要,并对临床上确定第1次给药剂量和给药频率具有十分重要的参考价值。
运用组合化学如盒式给药，即多种化合物同时给药，是一种快速评估药物渗透至靶标位置的手段之一。通常大约20个化合物可以被同时给药，但是也有研究者尝试用多达100种化合物同时给药。质谱检测的特异性允许同时测量体液和组织中的许多化合物，进而快速筛选能够渗透至作用位点的候选药物。而且LC-MS的样品前处理简单，一般不需要衍生化或水解，使得LC-MS联用技术在药物研发中具有广阔的应用前景。
[1] 基于LC-MS技术高通量筛选产Cardiogenol C的芽胞杆菌[J].
