CN107110835B - 用于确定实验参数对液相色谱协议的影响的方法和*** - Google Patents

Abstract

用于确定至少第一和第二实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液体色谱协议的影响的方法，包括以下步骤：‑在多个不同实验条件下执行样品的色谱纯化，其中至少第一和第二实验参数各自在预定范围内变化，每个纯化通过监测指示纯化期间的纯化结果的输出参数记录为色谱图；以及‑在图形用户界面中将记录的色谱图的至少子集显示为评估图中的色谱图‑缩图，其中每个显示的色谱图‑缩图的位置由对应的纯化的实验参数确定，由此允许用户在视觉上确定实验参数对液相色谱协议的趋势和影响。

Description

用于确定实验参数对液相色谱协议的影响的方法和***

发明领域

本发明涉及一种用于确定实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议（protocol）的影响的方法和***，并且更具体地说，涉及用于评估不同实验参数的影响的简化方法，从而允许用户更容易地在视觉上确定实验参数对液相色谱协议的趋势和影响。

发明背景

生物技术方法在增长的程度上用于生产蛋白质、肽、核酸和其它生物分子和化合物中以用于研究目的以及为了制备新型药物。由于其对于化合物的通用性和灵敏性，液相色谱法在这个上下文中通常是优选的纯化方法。术语液相色谱法包括一系列密切相关的分离方法，其都基于使两个相互不混溶的相接触的原理。更具体地，将目标化合物引入到与静止相接触的流动(液体)相中。然后，目标化合物将经历固定相和流动相之间的一系列相互作用，因为其被流动相携带通过***。简而言之，色谱法的概念涉及基于其关于流动相和固定相的相应的物理或化学性质中的差异来分离样品中的目标分子与其它分子。通常使用的色谱纯化技术的示例包含但不限于：亲和色谱(AC)、固定化金属离子亲和色谱(IMAC)、流通色谱、离子交换色谱(IEX)、尺寸排阻色谱、反相色谱(RPC)、模拟移动床色谱、疏水相互作用色谱(HIC)、凝胶过滤(GF)、色谱聚焦等。有时纯化协议包含使用相同或不同纯化技术的两个或更多个纯化步骤。

色谱纯化协议的执行通常通过监测纯化期间的一个或更多个输出参数记录（register）为“色谱图”。输出参数可以是能够被记录且代表纯化性能的任何参数。输出参数的示例包含但不限于：在一个或更多个波长的UV吸光度、传导率、光散射检测、荧光发射、质谱。图1中示出色谱图10的示意性示例，其中实线20表示记录的输出参数，例如洗脱样品流的UV吸光度。虚线30表示洗脱液参数的线性梯度，例如pH，且间隔A表示含有纯化目标物质的洗脱流的部分（fraction），如通过记录的输出参数值中的峰指示。

在设计用于从样品中纯化一种或多种目标分子的新液相色谱协议时的一个挑战是要确定不同实验参数的影响，以便找到最可能的色谱协议设置。一个常见的目标是要找到一种色谱协议，其低成本和尽可能快地提供足够纯度和产率的目标分子。在这个过程中，时间是关键因素以便加速例如整个药物开发过程。使用自动化液相色谱***(如来自GEHealthcare的ÄKTA™ avant和ÄKTA™ pure)的自动纯化使得有可能快速尝试不同实验条件，但是生成需要被评估以决定如何进行以实现目标的大量数据。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于确定至少第一和第二实验参数对液相色谱协议的影响的新方法和液相色谱***。所述方法和生物传感器***克服现有技术的一个或更多个缺点。这通过独立权利要求中限定的方法和***来实现。

本发明支持用户作决定，并且因此加快从实验到最后的结果的时间。本发明利用来自实验设定的信息并将其链接到结果，使得能够自动组织数据以使不同实验条件的影响可视化。通过这种方式，能够容易揭示趋势。用户能够更快地作出决定使用什么纯化协议来满足需求。

通过参考下面的详细描述和附图，将获得对于本发明以及其另外的特征和优点的更完整的理解。

附图说明

图1是色谱图的示意性示例。

图2是如何确定色谱图的分离度(resolution)的说明。

图3a和3b示出具有不同分离度的色谱图的两个示例。

图4a和4b示出具有不同选择性的色谱图的两个示例。

图5示出根据本发明的方法的一个实施例的示意性框图。

图6至14图示本发明的不同实施例。

图15示出根据本发明的一个实施例的液相色谱***的示意性框图。

具体实施方式

如上所述，本发明涉及一种用于确定至少第一和第二实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议的影响的方法和液相色谱***。

定义：

在本说明书和权利要求书通篇中，根据下面的非限制性定义使用下面术语：

液相色谱纯化/纯化：如上所述，术语液相色谱纯化表示例如通过去除杂质和/或其它非目标分子来从样品中纯化一种或多种目标分子的任何目前或未来的基于色谱法的行动或方法。液相色谱纯化的示例包含但不限于：亲和色谱、固定化金属离子亲和色谱、流通色谱、离子交换色谱、尺寸排阻色谱、反相色谱、模拟移动床色谱、疏水相互作用色谱、凝胶过滤、色谱聚焦。此外，在本说明书和权利要求书通篇中，术语“纯化”用作“液相色谱纯化”的简易形式，并且意图具有相同的含义。然而，相关术语如纯化的衍生词等的范围决不通过该定义限制在范围中。

实验参数：术语“实验参数”表示能够被修改和可能对液相色谱协议的执行具有影响的任何参数。实验参数可以是能够在连续范围内变化的可变参数，如洗脱液流率、pH或离子强度等，而且可以是梯度的变化率等。此外，实验参数可以是离散类型（其中参数不仅能够设置为不同离散状态），如色谱介质类型、在洗脱液中的盐类型等，而且还能够存在或不存在特定的添加剂，即开关(on-off)参数。此外，如对于本领域技术人员是显而易见的，一些实验参数可以是评估的一个阶段中的离散类型，但在另一个阶段中是可变的，例如在第一阶段中洗脱液中的盐类型的评估和第二阶段中盐浓度和/或梯度特性的评估。实验参数的示例包含但不限于：洗脱液离子强度、洗脱液pH、洗脱液流率、洗脱液类型、柱特性、色谱介质特性、负载pH、负载传导率、负载浓度、负载质量、负载HCP、负载添加剂、洗涤体积、洗涤pH、洗涤传导率、洗涤添加剂、步骤（step）洗脱水平、步骤洗脱体积、梯度目标水平、梯度体积、切割（cut）OD、缓冲剂***、介质类型、床高、流速、停留时间、盐类型、溶剂、缓冲剂添加剂。

液相色谱协议：术语“液相色谱协议”表示限定色谱纯化过程的实验参数设置的协议。液相色谱协议可以包括一个或更多个色谱纯化步骤，并且可以进一步与其它步骤如过滤等组合。

目标分子：术语“目标分子”表示基于其关于流动相和固定相的相应的物理或化学性质中的差异与样品中的一种或多种其它分子分离且因此纯化的分子。目标分子可以是生物分子，例如蛋白质、抗体、多肽、多核苷酸、DNA等。

样品：术语“样品”表示至少包括待分离并且因此纯化的目标分子的初始液体样品。样品可以是包括例如源自细胞培养、活体、体液等的诸如生物衍生的样品液体的目标分子的任何液体。

色谱图：术语“色谱图”表示如在至少部分色谱纯化期间记录的一个或更多个输出参数的图形表示。色谱图可以将输出参数作为时间、累积体积或对于色谱纯化相关的任何其它参数的函数呈现。

输出参数：术语“输出参数”表示指示色谱纯化结果的可记录参数。输出参数可以例如是来自色谱纯化的输出流中的一种或多种性质的测量，并且一个或更多个输出参数可以选自但不限于：在一个或更多个波长的UV吸光度、传导率、光散射检测、荧光发射、质谱、记录流、记录pH、记录压力。

质量度量(quality metric)：术语“质量度量”表示代表色谱纯化的质量的任何度量。质量度量可以是从色谱纯化期间记录的一个或更多个色谱图确定的度量，其可以是推导自纯化结果参数如纯度、纯化时间等的度量，或者其可以是从若干参数组合计算的复合度量。

色谱纯化协议的开发：

如所述，以有效和经济方式获得具有足够纯度和数量的目标分子的需要基本上适用于从制备用于生物化学特征的富集蛋白质提取物到大规模生产治疗性重组蛋白等的任何色谱纯化协议。

如所述，色谱纯化协议可以包括一个或更多个纯化步骤，且在一个示例中，协议包括通常称为捕获、中间纯化和精制(polishing)的三个纯化步骤。表1图示选择不同色谱纯化技术的相对特性，以及在三步协议的不同纯化步骤中的相对用途。在设计色谱纯化协议时，在规划每个纯化步骤时存在要考虑四个重要的性能参数：分离度、容量（capacity）、速度和回收率。这四个参数中的任一个的优化能够仅以牺牲其它参数的方式实现，并且每个纯化步骤将是折衷办法。每个参数的重要性将取决于每个纯化步骤的目的，例如纯化步骤是否用于捕获、中间纯化或精制等而变化。应当选择和优化纯化方法以满足每个纯化步骤的目的。尽管回收率可能不是待优化的关键参数，但在任何制备情况下，尤其是对于生产高价值产品，它仍然将有意义，并且然后对于捕获步骤的优化期间的回收率重要的是测定。

必须针对每种情况限定容量和分离度之间的最佳平衡。如在捕获阶段，选择性将是重要的，不仅仅要实现目标分子的高结合量。然而，与大多数捕获步骤相反，在洗脱期间选择性是重要的，并且通常通过应用连续梯度或多步洗脱规程来实现。

除了通过各种纯化方法可用的不同选择性外，纯化效率还大大取决于可用于每种方法的不同色谱介质的选择。效率、流阻、选择性和容量在介质之间而不同。媒介的粒径强烈影响效率和流阻。

具有大珠的媒介给出具有低效率(峰是宽的)和低背压的柱，而小珠给出高效率和高背压。在纯化过程(例如，捕获阶段)中的早期，通常要求高速度，因为样品体积是大的且样品很快需要被稳定。不太集中在分离度上。应选择具有大颗粒的色谱介质，其在高流率下给出低背压。在精制阶段中，将焦点放在高纯度上，其能够采用具有高效率的色谱介质即小珠获得。这些介质给出更高的背压，其可能要求较低的流率和耐高压的柱。因为这个阶段中的样品体积和量都是较小的，所以这些限制是可以接受的。

协议开发

开发色谱纯化协议，例如用于生物制药药物的色谱纯化协议，要求实验室规模的纯化以获得用于研究以及整个发现和开发阶段的材料。当开发第一纯化协议时，未来的过程开发需要通过避免使用无法有效按比例增加的方法来考虑。在从探究的发现环境的纯化过程移动到高度管理的生产环境的纯化过程时，管理要求也发生变化。

过程开发涉及选择和优化色谱方法，并注意到它们如何不仅针对基本性能，而且还针对稳健性、简单性、成本、容量等进行优化。类似地，根据化学和物理稳定性、功能性、再现性等，应进行合适的色谱介质的选择。需要纯化参数空间的全面知识以确保稳健过程。因此，有必要尽早探索宽范围的色谱条件，以增加过程理解并且增加开发稳健的纯化过程的可能性。

在柱色谱纯化中，目标分子可以通过与固定相(色谱媒介)结合，后面是选择性洗脱，或备选地通过结合杂质，从而允许目标蛋白质通过柱而不被保留而与污染物分离。备选地，纯化可以在迟延样品组分(在没有结合的情况下)的条件下执行，从而给出不同的洗脱位置。 GF是这后一种方法的一个示例。

目标分子的结合允许在洗脱步骤中分级。通过改变洗脱液中的条件来例如通过增加盐浓度，改变pH或加入与用于色谱媒介上的配体的目标蛋白质竞争的物质实现洗脱。

存在三种可能的洗脱方法：

•梯度洗脱：将洗脱液组合物连续地朝有利于离解色谱媒介与目标分子的条件改变。洗脱位置将在物质之间例如取决于其亲和力而不同。

•逐步洗脱：洗脱液组合物在一个或若干场合逐步改变。在每个步骤中可以洗脱若干物质。

•等度洗脱：选择洗脱液的组合物以给出样品组分和色谱媒介之间的弱相互作用或无相互作用，并在整个纯化(结合和洗脱)期间保持条件不改变。目标蛋白质比杂质更慢或更快通过柱。

与等度洗脱相比，梯度洗脱允许分离具有更宽范围的性质的组分，并且减少峰拖尾（tailing）。梯度越陡，目标分子越接近洗脱。梯度在大多数情况下是线性的，但在一些情况下能够是凸的、凹的或具有定制编程的形状，以便优化梯度的某些部分内的分离度。逐步洗脱是梯度洗脱的更快的备选协议；它使用离散步骤而不是连续梯度。缓冲剂消耗是较低的，且能够使用更简单的设备，例如手动形式。因此，例行和大规模纯化通常优选逐步洗脱。可能要求优化以实现满意结果。洗脱条件的优化常常通过梯度洗脱执行，且选择合适的条件，并且然后用于步骤洗脱。

色谱纯化的分离度是从柱洗脱的峰之间的距离(选择性)和柱用来产生窄的对称峰的能力(效率)的组合。这些因素受实际因素例如基质性质、结合和洗脱条件、柱填充（packing）、流率和***峰变宽（system peak broading）的影响。与两个峰的平均基区宽度(Wb)相比，分离度(R_s)定义为峰最大值之间的距离。 R_s能够从色谱图确定，如图 2所示。

　　　等式1

采用相同单位测量洗脱体积和峰宽以给出无量纲分离度值。 R_s给出两个峰之间的相对分离的量度，并且能够用来确定是否必需进一步优化色谱规程。如果R_s = 1.0，则在98%的峰回收率已经实现98%的纯度，只要峰是对称的，并且大小大致相等。基线分离度要求R_s> 1.5。在该值下，峰纯度接近100%，如图 3a和3b所图示。

单个良好分解的峰不一定是纯物质，但可以表示在所选择的洗脱条件下无法分离的若干组分。使用备选的色谱方法可能要求进一步纯化。

柱效率表征为从填充床洗脱窄的对称峰的能力，并且涉及在柱上发生的峰变宽，并且经常根据理论板数量陈述。效率的关键因素是珠大小、柱尺寸、柱的填充和流率。高效率还要求在柱中和在色谱***中的小峰变宽。请参阅下面关于峰变宽的部分。良好的柱填充给出高效率。对于GF柱来说尤其如此。不均匀填充、太紧或太松填充的床或含气泡的床将导致样品(和缓冲剂)不均匀通过柱，峰变宽，从而导致分离度损失。

粒径是效率的重要因素。最小的颗粒将给出最有效的传质，这导致在合适的洗脱条件下和在良好填充的柱的情况下的最窄峰。尽管通过降低基质的粒径能够提高效率，使用较小的颗粒造成背压中的增加，使得需要降低流率，因此延长运行时间。因此，优选的是将色谱媒介与纯化要求(速度、分离度、纯度等)相匹配。

选择性表征为峰值之间的分离程度，并且它对分离度具有很大的影响，并且是比确定分离度中的高效率更重要的因素，如图4a和4b所图示。

选择性取决于若干因素：配体(对于AC、IEX、HIC等)的性质及其在基质(IEX和HIC)上的取代和分布程度；和基质的特性，特别是孔结构(GF)。选择性明显也取决于目标分子、杂质和用于纯化的条件，包含洗脱模式。建立这些性质之间的平衡导致良好的分解的高选择性分离。

分离度大大取决于色谱媒介的选择性和效率。除此之外，柱硬件和色谱***给出洗脱的峰的变宽。峰变宽的主要原因中的一个是样品的纵向扩散(在柱方向上的扩散)。如果可用于纵向扩散的距离例如通过将柱保持尽可能短，同时仍获得足够的选择性而被最小化，则峰变宽能够被最小化。应仔细选择色谱媒介和柱硬件的组合。

色谱***的设计以及柱和***的合适组合对于避免大范围的峰变宽来说是重要的。色谱***的流动路径中的所有组件（例如管道/毛细管、用于在线检测的单元、阀门等）将有助于不同程度峰变宽。管道的长度应尽可能短。管道直径也将极大地影响峰变宽。因此，用于高分离度色谱的色谱***应具有短且窄的管道。为了获得最佳分离度，可能必需优化流动路径，并且仅连接必需的部件，例如用于pH或传导率测量的在线单元和柱阀。

因此，能够得出结论，存在需要确立以便提供优化的液相色谱协议的大量的实验参数。并且存在用于促进确定实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议的影响的过程的需要。本发明涉及一种在决定过程中帮助工具的用户以实现改进或甚至优化的色谱协议的可视化工具。

根据图5中示意性公开的一个实施例，提供了一种用于确定至少第一和第二实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议的影响的方法90，包括以下步骤：

- 在多个不同实验条件下执行样品的色谱纯化110，其中至少第一和第二实验参数各自在预定范围内变化，每个纯化通过监测指示纯化期间的纯化结果的输出参数来记录为色谱图110；以及

- 在简图130中将记录的色谱图的至少子集显示120为色谱图-缩图140，其中每个显示的色谱图-缩图140的位置由对应的纯化的实验参数确定，因此允许用户在视觉上确定实验参数对液相色谱协议的趋势和影响。

如上所述，至少第一和第二实验参数表示能够被修改并且可能对液相色谱协议的执行具有影响的任何参数。由于不同实验参数可能影响色谱纯化结果中的相同或类似的性质，该方法包括以下步骤：

- 在多个不同实验条件下执行样品的色谱纯化，其中至少第一和第二实验参数各自在预定范围内变化，

通过在不同实验条件(其中两个不同实验参数各自被变化)下提供多个纯化，因此有可能研究所述实验参数对记录的性质的影响和相互作用。 应选择在不同实验条件下执行的色谱纯化的数目，以提供该对实验参数的“相互作用平面”。 在一个示例中，存在四个不同实验条件，其中第一和第二实验参数各自在第一和第二状态之间变化，使得条件为：

表2：

	参数1	参数2
			1	低	低
2	高	低
			3	低	高
4	高	高

在其它示例中，一个或更多个实验参数可以设置为一个或更多个中间状态，因此提供附加的实验条件。 此外，由于一些实验参数可能难以控制，相同的状态(例如，高)可能不一定意味着相同的参数值而是相对设定。 在包括中间参数状态的一个示例中，探索下面条件：

表3：

	参数1	参数2
			1	低	低
2	中	中
			3	高	低
4	中	中
			5	低	高
6	中	中
			7	高	高

在该示例中，在5个不同实验条件下执行纯化，但在其它条件之间重复中间-中间条件，以便通过比较来自中间-中间纯化的结果来提供可靠性测量。在其它示例中，可以根据实验参数的性质，在6个或更多个不同实验条件下（例如7、8、9、10、15、20、25或更多个，包含任何中间数）执行纯化。根据一个实施例，使用统计的实验设计(DoE)模块来确定多个不同实验条件。

在本方法中，通过监测纯化期间的输出参数，将每个纯化记录为色谱图。术语“输出参数”表示指示色谱纯化结果的可记录参数。输出参数的示例包含但不限于：在一个或更多个波长的UV吸光度、传导率、光散射检测、荧光发射、质谱、记录流、记录pH、记录压力。输出参数在色谱纯化下游的流动路径中适当地测量。

根据一个实施例，每个色谱纯化可以涉及以下一种或多种：亲和色谱，固定化金属离子亲和色谱、流通色谱、离子交换色谱、尺寸排阻色谱、反相色谱、模拟移动床色谱、疏水相互作用色谱、凝胶过滤、色谱聚焦，如上文更详细公开。根据所涉及的色谱纯化的类型以及所预期的研究结果，可以从宽范围的参数中选择变化的实验参数，包含但不限于：

•洗脱液参数，如：洗脱液离子强度，洗脱液pH，洗脱液流率，洗脱液类型，步骤洗脱水平，步骤洗脱体积，梯度目标水平，梯度体积等

•硬件和介质参数，如：柱特性，色谱介质特性，介质类型，床高等

•样品负载参数，如：负载pH，负载传导率，负载浓度，负载质量，负载HCP，负载添加剂等

•洗涤步骤参数，如：洗涤体积，洗涤pH，洗涤传导率，洗涤添加剂等

•缓冲剂参数，如：切割OD，缓冲剂***，盐类型，溶剂，缓冲剂添加剂等。

•过程设定，如：流速，停留时间等。

根据一个实施例，将记录的色谱图的至少子集显示120为简图130中的色谱图-缩图140的步骤涉及基于对应实验的实验参数的相对顺序在相应位置处显示色谱图-缩图。图6a和6b示出两个示例的示意图130，其中实验参数分别根据表2和3变化，并且其中每个色谱图-缩图140布置在简图130中的对应的相对位置处。在图6a和6b中，简图130提供了多个不同实验条件的“矩阵表示”，其可以与离散以及连续类型的实验参数一起使用。在其中至少一个实验参数是连续参数的一个实施例中，对于相同的相对位置，该参数的值可能不相同，尽管对应的色谱图-缩图140分别在对应于相对位置（例如高、中、低）的矩阵位置中示出。

通过提供作为在对应于多个不同实验条件的相对位置处的色谱图-缩图140的所得到的色谱图的在简图130中的视觉表示，允许用户在视觉上确定实验参数对液相色谱协议的趋势和影响，直接基于它们对相应的色谱图-缩图140的所得到的外观的解释。与评估实验参数影响的常规方法相比，其中每个色谱图独立地或以覆盖模式观察，或其中从色谱图提取结果参数值，且在简图中作为数据值呈现，本方法提供了用户直观可访问的大量附加信息。

在图6a和6b中，色谱图-缩图140作为示意性色谱图示出，但应当理解，色谱图-缩图140应表示监测的输出参数色谱图。在一些情况下，一系列色谱纯化包含在相同的实验条件下执行的两种或多种纯化，例如如上面在表3中示出，并且然后对应的色谱图-缩图140可以显示为简图中相同的相对位置处的多色谱图-缩图150，例如如图6b所示 ，其中色谱图-缩图在中间-中间位置处并排示出，或者备选地在实验参数位置周围分组。这样的多色谱图-缩图150可以进一步显示为覆盖色谱图-缩图，其中不同色谱图可以以不同颜色、线型等作为3D表示等示出。还有备选地，可以使用适于指示不同色谱图之间的变化的差异标会图技术来显示在相同实验条件下记录的色谱图。

根据一个实施例，使用归一化比例显示色谱图缩图，由此用户容易地能够确定产率等中的差异。

在一个实施例中，通过监测纯化期间的两个或更多个输出参数将每个纯化记录为两个或更多个色谱图。两个或更多个记录的色谱图可以类似于根据上文的多色谱图缩图或作为由用户可以在图形用户界面中选择的单独的简图来显示。在一个实施例中，两个或更多个输出参数曲线可以在相同的色谱图-缩图中显示，由此有可能看到两个或更多个输出参数之间的相关性。还有进一步，色谱图-缩图可以包括表示实验参数例如洗脱液梯度等的曲线。

根据图7中示意性公开的一个实施例，简图130包括具有表示第一实验参数的值的第一维度和具有表示第二实验参数的值的第二维度的坐标系，并且其中色谱图-缩图140定位于由对应实验的实验参数定义的坐标处。在图7中，对于中间-中间位置记录的色谱图示意性公开为3D多色谱图-缩图150。通过在如图7所图示的坐标系中显示色谱图-缩图140，用于不同纯化的实验参数中的变化直接以直观方式显示。此外，可以显示在可自由选择的实验条件下的附加的纯化。

常常，确定至少第一和第二实验参数的影响的方法涉及重复执行色谱纯化和显示记录的色谱图的步骤，其中第一和第二实验参数中的至少一个在较窄的范围内变化，如从显示记录的色谱图的步骤确定。基于简图中呈现的结果，由用户对较窄范围的实验参数进行选择。根据图8和9中示意性公开的一个实施例，通过在简图中选择一个或更多个实验参数坐标来执行限定用于后续色谱纯化实验的色谱协议参数的步骤。该选择可以例如通过使用图形用户界面中的指针170等在简图130中标记预期的参数区域160来执行。在图8中，所选择的参数区域160示出为矩形选择，但在备选实施例中，选择可以是任何形状。在图9中，简图130是其中基于对应实验的实验参数的相对顺序而不是实验参数坐标来定位色谱图-缩图的矩阵型图，但为了实现实验参数的较窄范围的直观选择，在覆盖坐标系中执行选择，由此将选择转换成用于后续实验的实际参数范围。

根据一个实施例，如图10和图11示意性公开，本方法包括在为其没有记录实验色谱图的简图中预测实验参数的色谱图，并在简图130的对应位置处显示预测的色谱图-缩图180的步骤。预测色谱图缩图可以基于使用针对实验参数记录的色谱图等的插值算法。图10示出相对矩阵类型的简图130，其中实验色谱缩图不可用于某些参数组合，例如高-中和中-高，并且其中预测的色谱图-缩图180显示在所述位置中。如图10所指示，预测的色谱图-缩图180优选地例如通过颜色、线型等可与实验色谱图-缩图140图形地区分开。根据图11中示意性公开的一个实施例，响应于简图中的用户选择来执行预测色谱图的步骤，由此在简图中为所选择的实验参数坐标预测色谱图，并且在对应位置处显示预测的色谱图-缩图180。实验参数的选择可以例如使用简图坐标系中的指针设备执行。在一个实施例中，在指针相对于实验参数坐标移动的情况下更新预测的色谱图-缩图180。预测的色谱-微缩180的参数选择可进一步用作执行附加纯化实验的输入参数。在这类情况下，随后的实验纯化色谱图例如通过机器学习可以分析并用来更新色谱图预测算法。

根据一个实施例，不同实验条件涉及改变一个或更多个附加的实验参数，以便确定第三个或更多个实验参数的影响。这样的附加的实验参数中的至少一个可以显示为覆盖图，其中参数值例如能够通过指针设备等滚动（scroll）。在一个实施例中，包含所有色谱图缩图140的整个简图130可以同时滚动，但备选地可以个别滚动每个色谱图缩图140，以便在简图中集中在附加的实验参数中的所述至少一个在特定实验条件下的影响。此外，对于每个色谱图-缩图130(未显示)，可以在第三维度中显示所述至少一个附加的实验参数中的一个。

根据一个实施例，本方法包括确定与色谱图相关联的一个或更多个质量度量的步骤，并且其中一个或更多个质量度量与该色谱图缩图组合显示在简图中。根据一个实施例，从一个或更多个输出参数导出至少一个质量度量，并选自下面的组：分离度、效率、选择性、峰面积、记录的色谱图的不对称性和峰变宽。根据一个实施例，从纯化结果参数导出至少一个质量度量，所述纯化结果参数选自下面的组：纯度、纯化时间、产率、来自纯化样品的外部分析的结果、与显示的参数不同输出参数和纯化成本。图12示出如何在简图中与色谱图缩图组合地显示所述一个或更多个质量度量的一些示意性示例。在顶部两个色谱图缩图190中，质量度量作为与相应的色谱图缩图190相关联的参数值Q1、Q2 ...提供，而在底部两个色谱图缩图200中，质量度量作为条形图提供，其指示质量参数的值。在图13中，质量度量在简图中作为“热图”示意性提供，因此在实验参数的整个跨度上指示实验参数对所述质量度量的影响。

本方法还包括将色谱图彼此进行比较以便于确定实验参数的影响的各种方法。图14示出一个示意性示例，其中在由用户执行的色谱图-缩图上的拖放操作之后，在覆盖图中呈现两个色谱图。根据该特征，用户可以拖动色谱图缩图210中的一个并使用指针设备等将其放到另一个色谱图-缩图220上，并且图形用户界面布置为响应于放操作显示放大的覆盖图230。实现本发明的方法的图形用户界面可以包括与色谱图-缩图相互作用的一系列类似方式，以便于评估过程。

根据一个实施例，提供了一种液体色谱***300，其布置为执行如上所述（as laidforward above）的方法步骤。这种液相色谱300***可以包括：

自动化流体学模块310，用于执行与液相色谱纯化相关联的流体学操作。

配置为允许用户限定液相色谱纯化协议的实验顺序的实验设计模块330，用于确定至少第一和第二实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议的影响，实验顺序包括多个不同实验条件，其中至少第一和第二实验参数各自在预定范围内变化；

用于根据实验顺序控制色谱***的操作的纯化控制模块340，

以及纯化记录模块350，用于通过监测纯化期间的输出参数将每个纯化结果记录为色谱图，

纯化评估模块360，布置为在显示器370上将所记录的色谱图的至少子集作为简图中的色谱图缩图呈现，其中每个显示的色谱图-缩图的位置由对应的纯化的实验参数确定，由此允许用户在视觉上确定实验参数对液相色谱协议的趋势和影响。

还有进一步提供了一种计算机程序，布置为当在包括处理器和显示单元的计算机上运行时，执行根据上述方法步骤的方法。

Claims (25)

1.一种用于确定至少第一和第二实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议的影响的方法，包括以下步骤：

- 在多个不同实验条件下执行所述样品的色谱纯化，其中至少所述第一和所述第二实验参数各自在预定范围内变化，每个纯化通过监测指示纯化期间的纯化结果的输出参数记录为色谱图；以及

- 在图形用户界面中将记录的色谱图的至少子集显示为评估简图中的色谱图-缩图，其中每个显示的色谱图-缩图的位置由对应的纯化的实验参数确定，由此允许用户在视觉上确定所述实验参数对所述液相色谱协议的趋势和影响。

2.根据权利要求1所述的方法，其中每个色谱纯化涉及亲和色谱、流通色谱、离子交换色谱、尺寸排阻色谱、反相色谱、模拟移动床色谱、疏水相互作用色谱、色谱聚焦中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述实验参数选自：洗脱液离子强度、洗脱液pH、洗脱液流率、洗脱液类型、柱特性、色谱介质特性、负载pH、负载传导率、负载浓度、负载质量、负载HCP、负载添加剂、洗涤体积、洗涤pH、洗涤传导率、洗涤添加剂、步骤洗脱水平、步骤洗脱体积、梯度目标水平、梯度体积、切割OD、缓冲剂***、介质类型、床高、流速、停留时间、盐类型、溶剂、缓冲剂添加剂。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中每个纯化通过监测纯化期间的两个或更多个输出参数记录为两个或更多个色谱图。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述一个或更多个输出参数选自以下的组：在一个或更多个波长的UV吸光度、传导率、光散射检测、荧光发射、质谱、记录流、记录pH 、记录压力。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，包括重复执行色谱纯化和显示记录的色谱图的步骤，其中所述第一和所述第二实验参数中的至少一个在较窄范围内变化，如从显示记录的色谱图的步骤确定。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述简图包括其中基于对应实验的实验参数的相对顺序来定位色谱图-缩图的矩阵表示。

8.根据权利要求7所述的方法，包括以下步骤：在所述简图中预测实验参数的色谱图；以及在其中实验色谱图缩图为不可用的矩阵位置中显示预测的色谱图缩图。

9.根据权利要求8所述的方法，其中预测的色谱图-缩图可与实验色谱图-缩图在图形上区分开。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述简图包括具有表示所述第一实验参数的值的第一维度和具有表示所述第二实验参数的值的第二维度的坐标系，并且其中所述色谱图-缩图定位于由对应实验的实验参数限定的坐标处。

11.根据权利要求10所述的方法，包括通过选择所述简图中的一个或更多个实验参数坐标来限定用于后续色谱纯化实验的色谱协议参数的步骤。

12.根据权利要求10所述的方法，包括响应于所述简图中的用户选择来预测所述简图中的实验参数坐标的色谱图和显示预测的色谱图的步骤。

13.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述不同实验条件涉及改变一个或更多个附加的实验参数。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述附加的实验参数中的至少一个显示为覆盖图，其中所述参数值能够被滚动。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述附加的实验参数中的一个在所述色谱图缩图中显示为第三维度。

16.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中使用统计的实验设计(DoE)模块来确定所述多个不同实验条件。

17.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中对于相同的实验参数记录两个或更多个色谱图，并且其中所述两个或更多个色谱图在相同的色谱图缩图中或作为在实验参数位置周围分组的个别色谱图缩图显示。

18.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所有色谱图缩图使用归一化比例显示。

19.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，包括评估一个或更多个色谱图以确定与所述色谱图相关联的一个或更多个质量度量的步骤，并且其中所述一个或更多个质量度量与所述色谱图缩图组合地显示在所述简图中。

20.根据权利要求18所述的方法，其中一个质量度量从所述输出参数中一个或更多个导出，并且选自以下的组：所述色谱图的分离度、效率、选择性、峰面积、不对称性和峰变宽。

21.根据权利要求18所述的方法，其中一个质量度量从纯化结果参数导出，所述纯化结果参数选自以下的组：纯度，纯化时间，产率，生物活性，来自纯化样品的外部分析的结果，不同于显示的参数的输出参数和纯化成本。

22.根据权利要求19所述的方法，其中一个质量度量从纯化结果参数导出，所述纯化结果参数选自以下的组：纯度，纯化时间，产率，生物活性，来自纯化样品的外部分析的结果，不同于显示的参数的输出参数和纯化成本。

23.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中在由用户执行的所述色谱图缩图上的拖放操作之后，在覆盖标绘图中呈现两个或更多个色谱图。

24.一种液相色谱***，包括：

实验设计模块，所述实验设计模块配置为允许用户限定液相色谱纯化协议的实验顺序以用于确定至少第一和第二实验参数对用于从样品中纯化一种或多种目标分子的液相色谱协议的影响，所述实验顺序包括多个不同实验条件，其中至少第一和第二实验参数各自在预定范围内变化；

纯化控制模块，所述纯化控制模块用于根据所述实验顺序控制所述色谱***的操作，

以及纯化记录模块，所述及纯化记录模块用于通过监测纯化期间的输出参数将每个纯化结果记录为色谱图，

纯化评估模块，所述纯化评估模块布置为在显示器上将所记录的色谱图的至少子集作为简图中的色谱图缩图呈现，其中每个显示的色谱图-缩图的位置由对应的纯化的实验参数确定，由此允许用户在视觉上确定所述实验参数对所述液相色谱协议的趋势和影响。

25.一种在其上存储有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序布置为当在包括处理器和显示单元的计算机上被执行时执行根据权利要求1至23中任一项所述的方法。