预装层析柱在中试和大规模生物工艺中的使用

上市时间、所需的资源、成本和灵活性是设计用于生物药生产的纯化工艺的关键考量因素。在过去十年中，可抛弃型工艺系统已实现了很多进步，可以更低的成本，达到更高的处理能力，而主要在于所需资源、轮换成本以及清洗验证要求的降低。

目前，大规模的预装柱已可用于临床和商品化生产，其代表了该行业的一种发展趋势。大规模预装层析柱除可通过单次使用技术满足生产要求外，还可提供诸多优势。首先，质控部门会将其认作为耗材，不需要仪器成本投入和质量确认、资产可追溯性、校准以及定期的维护。其次，公司也可以看到自装柱资源和相关耗材的降低。而在一些隐性领域，还可能出现额外的优势，比如储存空间要求的降低、方便操作的更低的部件重量，以及工艺一致性的提高。

当一项新技术进入市场，潜在的用户需进行完整的产品评估和研究，以确认将这些技术加入到他们的工艺，不会负面影响产品的特性和质量。为了在将预装柱引入生产前，更好地了解其能力和限制，需完成一项全面的需求评估，以确定设备与工艺匹配度。此外，还需比较可抛弃型预装层析柱与现有的不锈钢层析柱平台，包括比较柱床完整性、柱效以及产物影响，参数如：

• 使用前、工艺中以及使用后的质量确认结果，并与供应商提供的数据比较

• 色谱图的保留时间分布（RTD）分析

• 各个平台的同等色谱图的重叠

• 工艺内性能数据，包括产物收率以及杂质清除

• 每个装填柱床的压力/流速数据

用户要求和特定考量

一家生物药公司在评估用于临床前、临床或商品化生产的预装柱时，必需考虑多个因素。理想情况下，层析柱需使用可接受的材料，在受控的环境中生产，并提供合适的连接方式，以便无缝整合至生物药生产工艺。且层析柱生产中的所有装柱程序需提供一致的结果。此外，供应商生成的质量数据应可降低用户现场鉴定的要求，如质量数据、内毒素和生物负载结果、装填填料批次信息以及质量证书。

在考虑将预装柱引入给定的工艺时，需考到所有潜在的优点和缺点。此外，由于每家公司的情况都不一样。开发团队需进行评估，以了解使用成本、预期的最高循环次数、公司自身的验证要求、产品轮转策略以及工厂停机时间。

评估

本研究使用了Repligen的20cm直径 OPUS预装柱，使用基于甲基丙烯酸酯的protein A填料，轴向装填至目标柱高10cm。选择Repligen作为主要的预装柱供应商有多个原因：可装填任何填料类型、标准层析柱可规模放大至80cm直径，且不设固定柱高。同时，一根20cm的不锈钢层析柱以同样的填料类型和压缩因子轴向装填至目标柱高10cm。

预装柱经运输并接收后，进行标准的质量峰确认检测，结果与质量证书中供应商提供的质量数据进行比较。

预装柱使用前质量确认。运输后的值为塔板数更高，对称性相当。这些差异可能来源于系统的差异，比如滞留体积以及用于分析的软件的不同。运输中和运输后的连续的介质沉降也会导致塔板数的增加。

为比较产物纯化中的工艺内特性，开发小组在一个灌流工艺中，每10个捕获循环更换层析柱。该方法每根层析柱生成5次循环（单个捕获两次收获），比较收率和杂质清除数据。研发团队还可比较每个平台的工艺色谱图，包括RTD和直接重叠。

平均产物收率和宿主细胞蛋白清除。工艺内检测结果显示，两根层析柱的总产物产量和杂质清除相当。

电导（左）和UV（右）色谱图重叠比较，显示了两个层析柱平台相当的结果

一种无可争辩的替代方法

上述检测结果显示，不锈钢平台和预装柱在RTD和质量数据只有微小的差别。层析柱生产商提供的质量信息在可接受的范围内。而在对预装柱进行质量再确认时，结果显示，运输不会影响完整性。此外，在每种层析柱类型上纯化的产物的工艺特性显示了相当的产量和杂质清除，说明产物和杂质分离不受影响。

为确认每个平台的柱床完整性，在使用前、工艺中以及多次运行后，对每根柱进行质量确认，结果获得一致的结果，HETP和对称性没有统计学上的差异。此外，RTD数据说明，循环1-5次后，仅有微小的变异和良好的柱床装填完整性。

在大多数相似的条件下，预装柱都可认为是一种替代方法。特别是将生物药工艺转移给CMO时，使用预装柱可提供额外的优势。对于没有过多资金，且处于只需要较少循环次数的小公司而言，预装柱也是一种有益的选择。在诸如此类的环境下，大规模预装柱可提供显著的成本节省。对该技术的需求是无可争辩的，且其将在生物制药行业内被更广泛地采用。

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

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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：S.Grier, S.Yakubu, Prepacked Chromatography Columns: Evaluation for US in Pilot and Large-Scale Bioprocessing. BioProcess International, 2016, 14(4).

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