代替 mAb 精製技術の比較

J2 Biopharm Associates LLC、主任科学者、Jack Vicalvi 著

過去 15 年間で、下流プロセス開発においては、それまでの 35 年間よりも多くの改善が見られました。 これは、モノクローナル抗体 (mAb) やウイルスベクターなどの高分子生物学的治療薬の、より高い回収率と純度での製造を可能にする機能強化に貢献した、普遍的な意味を持つ厳選された革新的な製品とアプローチの 2 部構成の概要の最初の部分です。

パート 1 では、これらの製品が mAbs の製造方法にどのような変化をもたらすか、現在のプロセス開発スキームでこれらの製品を使用できる場所、および以前の方法に比べてどのような利点がもたらされるかを検討します。 これらの革新的な製品やアプローチの使用を促進する状況経済学についても触れます。 最後に、実用的な目的で GMP スケールアップ モデルに焦点を当てます。スケールアップしなければ、それがどれほど優れていても意味がありません。

mAb プロセス フロー図

バイオリアクターの回収物を明確にすることは、下流プロセスの最初のステップです。 それは本質的に原薬の精製であるため、上流プロセスの最後のステップではありません。 このステップは、目的の生成物を効率的に精製するために重要です。 収穫された材料を簡単にサイズ濾過するという伝統的な方法が利用されています。 ただし、必要な重要品質属性 (CQA) によっては、サイズベースのフィルタリングだけでは適切ではなくなったり、避けられない場合があります。

帯電濾過デバイス (3M SP フィルターや ZB フィルター、ミリポア DOHC、COHC、XOHC メンブレンなど) を使用すると、宿主細胞 DNA (hcDNA) や一部の宿主細胞タンパク質などの高度に帯電した汚染物質が事前に除去される可能性があります。 (HCP) およびウイルスを除去し、下流の捕捉効率を大幅に向上させ、したがって初期回収率と純度を向上させます。 採取中の細胞生存率が低い (<50%) 状況では、DNA、HCP (タンパク質分解酵素を含む)、細胞内または内在性ウイルス粒子を含む宿主細胞の破片が顕著に増加し、荷電膜ろ過によるさらなる減少が考えられます。後続の精製ステップ中に重要になります。 細胞生存率が低い状況では、できれば採取前の 1 時間、バイオリアクター内でエンドヌクレアーゼを添加すると、DNA 鎖の長さが短縮され、濾過性が大幅に向上します。 エンドヌクレアーゼは、捕捉までの清澄化中も機能し続けます (捕捉条件とローディング速度に応じて通常 3 ～ 8 時間)。

ほとんどの場合、mAb はアニオン性マトリックスに結合しません。 ただし、フィルターへの結合を防ぐため、または後続のステップでの捕捉のために標的を準備するために、対象の標的に応じて、収穫物の pH および/または導電率を (やはり、好ましくはバイオリアクター内で) 調整する必要がある場合があります。 汚染物質を最大限に削減して生成物を最適に回収するための条件は、各 mAb について経験的に決定する必要があります。

適切なサイズのデプスフィルターを選択すると、遠心分離はせいぜい不要になります。 さらに、使い捨てバケツであっても、スケールアップと洗浄検証の問題があります (資本設備のコストとメンテナンス、エアロゾルの発生、使用済みバケツの処分)。 濾過が現実的でない場合には、膨張床クロマトグラフィーの使用がより実現可能で経済的な選択肢となる可能性があります (Upfront の Rhobust EBA テクノロジーを参照)。

通常、捕捉ステップではプロテイン A 樹脂が使用されます。 ただし、すべてのプロテイン A 部分が同じように作成されるわけではありません。 さまざまな程度の特異性と結合力で異なる mAb に結合するものもあります。 したがって、選択するプロテイン A 樹脂は経験的に決定する必要があります。 また、樹脂マトリックスについても考慮する必要があります。 これらには、アガロースや一部のメタクリレートなどの柔らかい樹脂と、ポリスチレンやセラミックなどの硬い樹脂が含まれます。 いずれも広範な規制ファイルを持っています。

軟質樹脂と硬質樹脂の主な違いは、動作中の線速度とバッファ消費量にあります。 アガロースは柔らかい樹脂であり、壁でのサポートやベッドのたるみを必要とし、幅 5 cm を超えるカラムでの溶出中に先端を生み出す「スマイル」を形成します。 また、拡散速度が遅い媒体でもあり、300 cm/hr を超えると容量と層の完全性が失われます。 さらに、その拡散性の性質により、バッファー交換中、特に溶出前に大規模な洗浄が必要です。 カプト樹脂は架橋アガロースであるため、これらの問題の一部を軽減できる可能性があります。 ただし、ベースマトリックスはまだアガロースであるため、拡散を可能にするために大規模な洗浄と遅い流速が必要です。 硬質樹脂は梱包が容易で、洗浄の必要性がはるかに少なく、壁で支えなくてもベッドの完全性を維持できます。 これらの樹脂は、生産性を大幅に損なうことなく、800 ～ 1,200 cm/hr の線速度で操作することもできます。