PEG修飾蛋白及多肽類藥物后，可在不產(chǎn)生毒性、不損害藥效的情況下，通過增加蛋白類藥物的溶解性、減少免疫原性、增加穩(wěn)定性、延長體內藥物半衰期等功效增強大分子藥物的療效。PEG的這種功效在1970年代后期被發(fā)現(xiàn)，到了1990年PEG化修飾的Adagen被美國FDA批準，至今已有若干個PEG修飾的大分子藥物上市銷售，這些藥物在癌癥、肝炎、痛風、糖尿病等疾病治療中為患者帶來了福音。

 

明確PEG修飾位點、確定修飾位點的數(shù)量、以及表征PEG的聚合度分布性是PEG化大分子藥物運用于臨床前以及藥品質量監(jiān)控必須且非常重要的工作。由于PEG的高分子聚合物性質，由PEG修飾后的蛋白及多肽的結構變得極為復雜。在早期對其進行質譜分析，特別是對PEG的聚合度分布性分析方面，多使用MALDI離子源類型的質譜。這是因為MALDI源離子化的樣品，所帶電荷數(shù)較少（單電荷離子居多），因此其質譜圖相對簡單；而通過ESI源離子化的樣品將攜帶多個電荷，這使離子信號復雜，致使其質譜圖譜較難解析。隨著LC-ESI技術的發(fā)展， 美國Indiana大學的Lihua Huang等學者通過在色譜分析柱后加胺的技術，使樣品的ESI離子化時的荷電數(shù)適當減少，從而使PEG化樣品的ESI圖譜得到高效的解析[1]。而MALDI TOF類質譜由于質譜分辨率的限制（目前MALDI TOF分辨率在8萬內），面對分子量動輒十幾萬甚至更高的PEG化蛋白，其可獲得的數(shù)據(jù)質量較差，因而MALDI方法可得到的PEG化蛋白的有效結構信息非常有限。

 

Lihua Huang等學者進一步開發(fā)了ESI Q-TOF分析PEG化蛋白的修飾位點的質譜方法[2]。這種方法包括源內裂解（ISF，In Source Fragmentation）與二級質譜（MS/MS）兩個步驟。在第一步ISF過程中，PEG化多肽的PEG部分被裂解而變短；在第二步MS/MS過程中，多肽被打碎產(chǎn)生b、y離子碎片。通過分析攜帶縮短的PEG鏈的b、y離子信息，最終得出確切的PEG化修飾位點。ISF與MS/MS為什么可以分別 “選擇”碎裂PEG化多肽的PEG與多肽兩個部分呢？推測與PEG化多肽的電荷分布有關。在PEG化多肽的離子化過程中，PEG的醚鍵附著了大量的H+，并在ISF下完全斷裂，而使冗長的P EG鏈縮短到一兩個單位大小。之后的MS/MS過程中，由于縮短的PEG鏈已無H+附著不再斷裂。而多肽在MS/MS中獲得了碎裂的機會，并產(chǎn)生攜帶“PEG短標簽”的b、y離子碎片。論文中，研究人員運用此方法成功地分析了IgG4與胰高血糖素的PEG修飾位點。

(1) Huang L, Gough PC, Defelippis MR. Characterization of Poly(ethylene glycol) and PEGylated Products by LC/MS with Postcolumn Addition of Amines. Anal Chem. 2009, 81, 567-577.

(2) Lu X, Gough PC, DeFelippis MR, Huang L. Elucidation of PEGylation site with a combined approach of in-source fragmentation and CID MS/MS. J Am Soc Mass Spectrom. 2010, 21, 810-818