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抗体工艺全方位持续优化,待测样品数量巨大?LabChip有办法

时间:2022-05-20 来源:上海玮驰仪器有限公司 阅读:1090

 

来聊一聊LabChip®毛细管电泳系统在单克隆抗体研发和工艺中的应用,以及其灵敏、快速和高通量优势。

 

单克隆抗体工艺研究中,大家非常熟悉这些缩写:QbD,CPP,CQA,DOE,PAT等。其终目的,即自始而终以高质量标准为出发点,基于科学和风险评估,保持全方位持续优化过程,高效灵活地生产出高质量的产品,形成一个开放和稳健的良性循环。在这个循环中,全方位持续优化发挥着引擎作用。如何做到快速分析、高效的反馈、知其然也知其所以然则是这个引擎运转的动力来源。

 

抗体蛋白工艺开发中,需要了解工艺参数与产品质量属性之间的关系,以便定义工艺设计空间,合理优化试验方案,提高开发效率。然而在细胞培养或纯化DOE实验中变量越多,待测样品量就会越来越大,甚至可能大大超过现代分析实验室的检测能力。此外,对药物研发企业而言,如何快速、经济且应检尽检,全面地理解各种变量对产品质量的影响。这两者已经成为了当前企业不能回避的新型挑战。因此选择一种高灵敏度、多功能、自动化、高通量和操作便捷的分析检测系统就显得十分必要。

 

目前抗体蛋白质量分析,包括纯度、含量、聚集体、电荷异质性、糖谱分析等,主要检测方法有SDS-PAGE、HPLC和CE毛细管电泳。然而SDS-PAGE蛋白分析属于劳动密集型,不能实现自动化。HPLC和CE时间较长,每个样品需要大约15-60分钟,从时效性和通量上会限制DOE实验。

 

那么有没有一种检测系统,能够很好的补充或者替代传统方法呢?答案是:有!

 

图1.LabChip® GXII Touch微流控毛细管电泳系统及分析检测试剂耗材

 

LabChip®蛋白分析系统就是一个高度自动化的平台,适用于蛋白质和核酸的快速分析,是生物制品分析表征的一个非常好的工具。采用微流控技术,一张芯片整合了SDS-PAGE的所有流程:上样、分离、染色、脱色和检测,直接从96 孔板或384孔板采样,通过软件即可快速实现抗体CQA分析,使用方便且可无人值守,每个样品可在一分钟以内完成分析,一块96孔板的样品可在1个半小时左右内完成检测。化繁为简,为传统SDS-PAGE和其他蛋白属性分析提供了一种自动化替代方案,同时保证单克隆抗体研发流程所必需的检测通量和数据质量。

 

图2.LabChip®微流控毛细管电泳系统工作流程

 

相较于常规CE毛细管电泳,LabChip®也被称为微流体CE(μCE),由于其自动化上样、快速检测、出色的灵敏度和分辨率,正在成为一种越来越流行和常规使用的方法,用于监测和记录单克隆抗体滴度、纯度、片段化、聚集、电荷异质性及糖谱。在性能方面,有数据显示使用LabChip GXII Touch与传统CE方法做过头对头的比较,从还原和非还原角度对NISTmAb聚集体和纯度分析。结果显示可以替代传统毛细管电泳检测,用于单克隆样品的分析检测。

 

图3.非还原条件下NISTmAb(Lot:14HB-D-002) 样品检测结果对比(SP-系统峰;LM-分子量标准品)
图4.还原条件下NISTmAb(Lot:14HB-D-002) 样品检测对比(SP-系统峰;LM-分子量标准品)和结果分析

 

除了在对单克隆抗体聚集体和纯度分析表征之外,很多企业也尝试建立基于LabChip®分析检测平台,并成功在多个产品上进行不同关键质量属性的测试和检测应用,因此该系统被越来越多的企业采用,作为高效、准确和快速的蛋白CQA分析工具。

 

多年前Amgen就使用LabChip®微流控技术筛选单克隆抗体产品质量属性,分析了来自CHO细胞培养上清液的粗样品和纯化样品,包括纯度、片段分析、糖型等,证实了LabChip®检测结果与传统CE-SDS相似的分辨率和灵敏度。重要的一点在于:每个样品仅需41秒即可完成检测,整整快了70倍。

 

Novartis实验团队在Labchip®GXII系统上对抗体样品进行了检测,研究了该系统使用的LIF检测器在灵敏度和分辨率方面的优势[3]。并且还使用Labchip®GXII系统对抗体样品的点荷异质性进行分析,证实MicrochipCZE与传统CZE方法对比,而且还有快速、高通量的优势。

 

图5.微流体毛细管电泳系统LabChip®GXII分辨率测试(迁移时间分别为a-25.0s和b-25.6s峰的样品和c-样品混合)及与CZE对5种商业化抗体药物进行点荷异质性对比分析

 

此外,包括GSK在内的众多生物制药企业也建立基于LabChip®GXII的分析方法,实现了快速、高通量的抗体样本稳定性分析,同时用于DOE实验中大量样品的滴度、纯度检测,在方法验证后也用于单抗样品包括稳定性、放行在内的检测,覆盖产品整个生命周期。

 

图6.基于LabChip®GXII仪器的抗体稳定性分析DOE实验分析

 

ADC药物公司 ImmunoGen在一篇文献里面也报道了使用LabChip®GXIITouch建立了经济适用、快速高效的CHO细胞蛋白表达糖基化分析平台,使用DOE设计来研究补料与糖基化微调空间,将候选细胞株成功在细胞培养板、摇瓶和微型生物反应器及2L一次性反应器上进行了工艺放大。该平台适用于多种分子和表达宿主的糖谱分析,可以在整个产品周期中快速高效的进行条件变更,降低开发成本[6]。Irvine和Sartorius等培养基供应商也采用了LabChip®GXII来快速、高效研究不同CHO细胞培养条件,以进行表达抗体的糖谱分析。

 

图7.A.候选细胞株糖谱分析;B.不同培养规模下2D9细胞株的糖谱分析

 

以上介绍了LabChip®蛋白分析系统在单克隆抗体领域应用的部分案例,基本覆盖滴度、纯度、片段化、聚集、电荷异质性以及糖谱属性。LabChip®蛋白分析系统在替代传统平板电泳的同时,还能简化大量手工步骤,并且提供生物治疗药物研发工作流程,特别是DOE实验中所必不可少的高通量能力和高质量数据,每个样品的分析时间耗时低至42秒,效率增加70倍,可以说是为蛋白分析“插上了飞翔的翅膀”。与系统配套的LabChip GxP安全软件可提供电子签名、电子记录以及权限管理,有审计追踪功能,符合21 CFR Part 11规范。

 

此外,该系统还可以配套PerkinElmer JANUS G3样本处理工作站,用于蛋白样本前处理以及取样、移液和混样等多种用途。

 

 

LabChip®GXII Touch特点

 

  • 标准化、高质量的数字数据,重现性好
  • 快速高效:均在1分钟以内,比普通CE快45-70倍
  • 可应用于多个环节:表达体系/条件的筛选、纯化过程的优化、剂型、生产过程及产品放行
  • 可提供多方面的定量数据:浓度、纯度、糖型、聚集体、电荷异质性
  • 符合相关法规要求
  • 领域内的权威用户已采用并给予高度评价