通力协作，降低临床阶段生产成本！

在单克隆抗体（mAb）的下游纯化中，会显著影响生产成本的一个步骤，是基于protein A亲和层析的捕获步骤。

虽然市面上已经出现了多种用于替换protein A的新型配基，但大多已被证实很难为生物制药厂商所采用并规模放大，特别是从其经济性效益考虑的话。

在全球领先的大部分生物制药公司内，可抛弃型（单次使用技术）已经成为标准。相比多次使用技术，其可提供更快的产品轮转，同时获得出色的经济性和更高的安全性。作为一家protein A亲和填料供应商，Repligen认为，如protein A填料可良好平衡价格和性能，在临床生产中，可显著降低成本，特别是结合预装层析柱技术，可使成本进一步降低，而不影响工艺性能或产品质量。

新技术的采用

mAb纯化中最重要且最广泛使用的步骤是使用protein A层析的亲和纯化，其可通过单个简单的步骤，达到较高的纯度水平，而其主要缺点在于protein A填料的高成本。Repligen的CaptivA protein A亲和填料，基于通过多点粘附化学作用耦合至琼脂糖基质的重组protein A配基，实验室检测数据显示，其protein A脱落、污染物的去除（宿主细胞蛋白、HCP以及DNA）以及碱和工艺稳定性与高成本填料的这些属性相似。

下表为Captiv A填料和另一种基于琼脂糖的protein A亲和填料的关键参数比较。我们相信，在mAb纯化的起始步骤使用这种填料，可节省该步骤常规成本的2/3，而不影响产品质量。

CaptivA 填料与行业常用protein A亲和填料的比较。

比较研究

第一个研究比较了两种protein A亲和填料的动态结合载量（DBC）。使用两根层析柱，一根装1.5mL的替代填料，一根装1.5mL的CaptivA填料。每根层析柱最高上样65mg mAb（一种全IgG1型抗体），澄清培养基，两根层析柱的保留时间为6分钟。最高载量计为监测到10%流穿时的值。在此工艺中，两种填料的DBC基本相当。

CaptivA填料和替代protein A填料的动态结合载量比较

循环研究设计：然后检测了填料的重复使用性。同样，分析使用两根装填1.5mL各自填料的层析柱。在替代填料层析柱上进行了3次循环，在CaptivA层析柱上进行了超过10次循环。

基于工艺的循环研究

每次循环后，填料使用0.1M NaOH进行极严格的清洗。图1为CaptivA亲和填料多次运行的色谱图的重叠，图2为替代proteinA亲和填料运行的色谱图的重叠。表4所列为洗脱产物的质量结果。从这种特定的IgG1分子的单体纯度来看，所有洗脱液均为100%单体。在使用不同的IgG2a分子的第二个研究中，两种填料获得单体百分比均＞99%。

CaptivA 填料色谱图重叠

替代protein A亲和填料多次运行色谱图重叠

结果讨论

下表所示为CaptivA填料用于不同批次规模时计算得出的所节省的成本。

在mAb捕获步骤中，CaptivA填料提供的经济优势。

填料使用和循环的比较研究显示，两种填料的层析性能和产物质量相当。

两种protein A填料循环研究比较

使用预装柱的流线型临床和商品化mAb生产：使用预装高性能、低成本protein A填料的层析柱，生物生产商可显著获益，如Repligen的OPUS产品线。相比传统方法，该技术可提供多种优势：

• 无需进行装柱、消毒和质量确认

• 使用低成本、高性能的填料，降低protein A纯化成本

• 缩短准备时间，降低下游工艺线的人员需求
  

预装柱与一个传统层析工艺（10L）比较的人力节省

生产操作中的产物质量：

分析对用于临床研究的两个不同mAb（IgG1和IgG2a）进行了纯化运行。两次运行都使用了高性能、低成本CaptivA proteinA填料，预装于30cm ID OPUS 层析柱，使用一致的缓冲液系统和工艺参数。

预装柱柱高为12cm，装填Captiv A 填料。500L生物反应器的澄清的培养基上样至层析柱，后者用于pH 8.0的磷酸盐缓冲液，以150cm/h的流速平衡。上样后进行3个漂洗步骤，其中，第二步使用高盐漂洗液。将pH降低至3.0，洗脱mAb。之后，洗脱池维持pH 3.5一小时，以灭活病毒。然后，将pH调节为5.0，以进行后续的阳离子交换纯化步骤。病毒灭活后，使用SDS-PAGE和SE-HPLC检测纯度，以评估抗体质量，同时通过检测在280nm下的光密度以及ELISA，确定浓度。

该纯化工艺的下一步为阳离子交换层析，以及之后的除病毒过滤和阴离子交换膜层析，最后以洗滤结束。检测结果证实，该mAb纯化工艺可以使用预装层析柱方案。

CaptivA 填料用于IgG1 mAb时的洗脱液浓度和产量

以预装CaptivA填料的OPUS预装柱作为捕获步骤纯化的IgG1 mAb的质量属性

用于纯化的IgG1 mAb的质量指标分析

CaptivA 填料用于IgG2a mAb时的洗脱液浓度和产量

CaptivA 填料洗脱产物的HPLC-SEC图谱

CaptivA 填料捕获步骤的色谱图

控制早期临床生产成本

Repligen开发了一个预测模型，以确定“外包”装柱操作可产生的成本节省。该模型确认将传统玻璃层析柱带入cGMP设施所需的每个任务。它计入人工时间和每个任务的占比、原材料和所需溶液的量以及相关的外包成本。下图所示为将一根30cm直径已装填的玻璃柱准备完成，以在GMP设施中使用相关的一般成本。另一张图为使用相同直径和规格的即用型OPUS预装柱的成本——节省40%。

准备一根用于GMP设施的传统30cm玻璃柱的成本

采购并准备一根用于GMP设施的30cm OPUS预装柱的成本

将这些节省与使用高性能、低成本CaptivA proteinA填料所获得成本节省相结合，可获得非常引人注目的经济性优势。制备一根用于GMP设施的装填替代protein A亲和填料的30cmID、12cm柱高的玻璃柱的成本约为$280,000。而装填CaptivA填料、用于GMO使用的同等规格的30cm OPUS预装柱的成本约为$137,000。这可使CMO为其合同客户在早期临床生产阶段节省＞$140,000。

用于GMP设施的装填替代protein A亲和填料的30cm x 12cm玻璃柱的成本

用于GMP设施的预装CaptivA填料的30cm x 12cmOPUS层析柱的成本

节省时间、节省金钱

通过协作，分析证实，在两种不同mAb的小和大规模生产工艺中使用经济性protein A填料，可显著降低初创公司在早期临床开发中的现金负担。CaptivA 填料从功能上完全可替代其它更加昂贵的protein A填料，而无需在产物质量或工艺工作流上做出妥协。结合使用预装层析柱，可带来更多的节省，在30cm规模下，可节省超过$100,000。

用于生物制品工艺开发至生产的OPUS预装柱范围，其可预装不同的柱高和几乎所有的层析介质

通过提高效率，可以增加收益率、组织的有效性、以及最终的客户满意度，而其主要在于三个关键领域：资源管理、生产时间以及设施的轮转。

资源管理：生物生产商应该将其高度熟练的、高报酬的资源专注于高增殖的任务上来，而不是层析柱装柱。许多公司报告其在装柱失败和重新装柱上会损失10-25%的装柱时间。使用预装柱进行替换，可避免这种低效性。

生产时间：如果层析柱没有装柱，以即用于GMP下游工艺运行，可能错过生产时段，客户的整个工艺会被延迟。这会负面影响获益率和客户满意度。采购可即用于GMP工艺的预装柱可帮助生物生产商限制这种风险。

设备轮转时间：如果计算一个典型的mAb工艺所需的三根层析柱的装柱和拆柱天数，然后乘以每年的运行次数，考虑下，用这些时间可以做些什么。预装柱可缩短设备轮转时间，最终为相同时段内更多的运行腾出空间。

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本文节选自下文，因水平有限，如有不当之处，敬请谅解，详细内容，请参考原文。

原文：D.C.Pentia,M.Gonzalez-Perez,A.Fabiano, et al., Reducing Clinical-Phase Manufacturing Costs. BioProcess International, 2016.

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