分子质量光度法（Mass Photometry）是一种革命性的分子分析新方法。它能够准确测量溶液中天然状态下的单个分子的质量数，无需标记。这种方法为生物分析和生物分子功能研究开辟了新的可能性。
全自动分子质量光度分析系统测量结果图示
横坐标为分子量，纵坐标为分子数量，可以进行定性定量表征
与传统技术的对比
分子质量光度法的技术优势
质量光度法（Mass Photometry）作为一种创新技术手段，可正交评估传统分析方法的数据质量，也是许多专业技术方法的补充，主要优势：
快速且易于使用（<1min出结果)
测量各种缓冲区中真正的本地行为
仅使用微量样品（<1μL）
提供大量分析和生物分子的丰富信息
无需标记
单分子，亚群分析
分子质量光度分析系统产品介绍
问：它是如何工作的
答：分子质量光度法建立在干涉反射显微镜和干涉散射显微镜的原理之上。它是由牛津大学Kukura教授的研究小组开发的。他们使用精心控制的照明，检测光路中的新颖空间相位装置和精细的图像分析软件，已证明可以可靠地检测到单个分子散射的微量光，更重要的是，与分子量直接相关。
粒子散射的光量与粒子的体积和折射率成线性关系。由于生物分子的光学性质和密度仅有百分之几的变化，散射信号与分子的质量成正比，因此可以用光称量单个分子。散射信号与质量的相关性适用于各种生物分子（例如糖蛋白、核酸和/或脂质），这使得质量光度法成为溶液中生物分子的通用分析工具。
问：它的产品系列
答：目前已发展出三款成熟的产品，经过世界500强公司、著名大学和研发机构的检测、验证和采用，三款型号分别如下:
RefeynTwoMP
旗舰型分子质量分析系统
分子量的高保真测量
所需的样品量极少
直观的采集和数据分析软件
易于设置 – 安装要求极低的紧凑型台式仪器
分子量范围：25Kda~5Mda
测量时间<2min
SamuxMP
用于变革性AAV 分析的分子质量分析系统，快速简便地评估空满比
所有血清型AAV的定量表征
轻松测量AAV衣壳的空/满比例
快速分析，只需极少的样品
用户友好的操作
TwoMP Auto
全自动分子质量分析系统的强大功能
快速、自动测量多个样品
筛选和滴定测定的理想选择
使用用户友好的软件实现高度可重复的数据
TwoMP 和 Samux MP单元可升级为全自动模块
1.5个小时自动检测24个样品
分子质量光度分析系统的应用
01
样品表征
样品纯度和稳定性是成功的生化和结构研究的关键因素。在制药生产中，蛋白质的纯度尤为重要，特别是随着生物药物（如治疗性抗体）的日益普及。
质量光度法可在几分钟内使用极少的样品在单个分子水平上快速评估样品异质性。通过质量光度法获得的质量分布提供了有关样品中现有物种的直接信息，并且了解由于条件变化而导致的变化可以为样品优化提供信息。
抗体的降解
质量光度法提供了一种评估抗体等生物治疗药物质量的新方法。下图显示了分子质量光度分析系统观察到的NISTmAb（人源化IgG1κ单克隆抗体）的质量分布及其在+4°C下长期储存一段时间后的降解。
Antibody-Fc receptor binding
Binding stochiometry and affinity of the IgG-FcRn interaction. Analysis revealing cooperativity in FcRn binding.
载铁蛋白与全铁蛋白
载铁蛋白（ApoF）是一种球状蛋白质复合物，由形成纳米笼的24个蛋白质亚基组成。在铁的存在下，ApoF与多个离子相互作用，形成一种称为全铁蛋白或简称铁蛋白的复合物。每个铁蛋白分子可以储存数千个铁（Fe3+）离子，从而改变其质量分布。紧密峰载铁蛋白质量分布与铁芯铁蛋白的宽质量分布之间的差异如下图所示。
脱氧核糖核酸
质量光度法普遍适用，因为所有分子都会散射光，无论它们是由氨基酸、脂质、核酸还是碳水化合物组成。
下图显示了标准DNA分子量标准的质量分布，该分子量标准品使用质量光度法测量并用作校准品来确定2，686 bp（~1.8 MDa）DNA质粒（pUC18）的质量数。
02
蛋白质寡聚化
许多生物系统的一个关键特征是蛋白质自组装成特定的四级结构，这通常决定和调节蛋白质功能。蛋白质寡聚化的评估对于详细了解复杂的生物过程至关重要。在这种情况下，分子量是一个重要的参数，因为它是寡聚化的直接量度。
质量光度法提供具有单分子灵敏度的高分辨率分子量分布。这使得我们的技术可以有效地检测占主要样本种群不到1%的稀有物种。
低聚状态
许多蛋白质在某些条件下采用特定的低聚形式。在下图中，质谱光度法表征了四种不同的蛋白质：蛋白质A、β-淀粉酶、脲酶和甲状腺球蛋白。通过这种表征，这些蛋白质表现出一系列行为 - 从纯单体（如蛋白质A）到多种状态之间的动态平衡。
抗体寡聚化
2G12 IgG是一种针对HIV包膜糖蛋白gp120的单克隆抗体。在下图中，质量光度法揭示了基线分离的2G12单体和二聚体的分布。
03
大分子组装
在分子自组装中，分子或分子的一部分自发地形成有序的结构。大分子组装体由多种蛋白质组成，通常含有其他分子，如DNA、RNA、糖和/或脂质。细胞中大分子复合物的组装是一个高度调节的多步骤过程。质量光度法可以高效准确地表征这些复杂的颗粒，从而能够设计出具有巨大医学研究潜力的新超分子结构。
GroEL
GroEL属于伴侣蛋白家族，因此有助于细胞中其他蛋白质的正确折叠和组装。它由14个单体组成，形成笼状结构。质量光度法可以在不存在或存在ATP的情况下监测该复合物的形成（如下图）。
核糖体
核糖体是蛋白质和RNA的大分子组装体，是蛋白质合成的中心位点。细菌核糖体（在这个例子中来自大肠杆菌）的大小为>2 MDa。镁离子在完整（70S）配合物的组装中起着微妙而重要的作用。在没有镁的情况下，大肠杆菌核糖体迅速分解成它们的30S和50S亚基。质量光度法使我们能够监测这些过程（如下图）。
病毒（满壳和空壳率）
腺相关病毒（AAV）是研究最活跃的基因治疗载体之一。在图中的示例中，质量光度法可分离空衣壳（~3.7 MDa）和DNA负载衣壳（~1 MDa位移）。
脂质体
Quantify lipid-protein nanodiscs
• Lipid nanodiscs are membrane mimics in which a cluster of lipids is encircled by a protein belt
• Mass photometry allow the monitoring of the average mass of the discs, and how it changes with lipid composition and/or protein belt。
04
分子相互作用
生物分子之间的相互作用在每个生物过程中都起着关键作用。质量光度法非常适合量化低浓度下的相互作用，其主要优点是可以检测溶液中存在的生物复合物。分子量是一种通用读数，可告知多种性质，包括生物分子和生物分子复合物的均匀性、结构完整性和活性。这意味着质量光度法不仅可以用于简单的纯度测定，还可以用于活性和结合评估，提供独特的数据完整性水平，并产生易于与其他技术进行比较的结果。
抗原抗体相互作用
抗原-抗体相互作用是可以使用质量光度法研究的分子系统的一个主要例子，可用于确定单价和多价相互作用的结合亲和力。
下图说明了如何使用质量光度法来量化分子相互作用。通过单独和混合测量曲妥珠单抗抗体及其靶抗原Her2的质量，可以量化单个抗体分子与靶抗原之间的相互作用。
脱氧核糖核酸-蛋白质
质量光度法可用于表征DNA-蛋白质复合物，这对基因表达、复制和DNA修复至关重要。
在本例中，质谱光度法不仅可以检测DNA结合，还可以提供有关DNA结合时蛋白质的寡聚状态如何变化的信息
05
其它应用
随着分子质量光度分析系统全球销量的增多，发表的文章已经超过200多篇，其中包括很多著名的期刊，应用方法的开发也越来越多，我们将汇总这些方法，定期为大家呈现 。
监测PROTAC三元络合物
小分子结合的蛋白质-蛋白质相互作用，以分子质量光度为特征的小双功能分子（PROTAC）结合，综合体包括：
靶蛋白（具有结合位点BD1和BD2）
质子（MZ1）
E3连接酶（VHL）
MP分布显示作为MZ1函数的三元络合物形成（PROTAC）浓度
靶蛋白和连接酶抑制复合物的结合位点饱和
纯化过程评估
大鼠20S蛋白酶体的不同纯化步骤：•早期洗脱凝胶过滤（1）•后期洗脱凝胶过滤（2）•第二次色谱（3）后•交换缓冲液后，最后一列（4）前•纯化蛋白酶体（5）监测700 kDa 20S蛋白酶体的富集，在步骤4之后，容易识别到最纯的样品净化
Nucleic acid quantification
Invitrogen质量DNA标准可用于校准
转载自：Refeyn单分子质量光度分析系统
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