应用集锦：基于OPUS® RoboColumn®的高通量筛选和样品制备
来自美国国家过敏和传染病研究所的研究人员在2021年8月的《Research Square》杂志上发表了题为“Advances in Purification of SARS-CoV-2 Spike Ectodomain Protein Using High-Throughput Screening and Non-Affinity Methods”的文章。文中，研究人员使用Tecan机器人液体操作工作站和含有0.1 mL各种填料（捕获步骤筛选32种阴离子交换填料，精纯步骤筛选31种阳离子交换填料以及14种疏水作用和2种复合模式填料）的OPUS® RoboColumn®进行高通量层析填料筛选，以选择适合进行后续工艺开发的候选产品。
摘要：大流行病毒SARS-CoV-2的刺突(S)糖蛋白是疫苗设计和治疗药物开发的一个重要靶点。为了满足正在进行的科研和开发工作广泛的物料要求，稳定、可溶、天然样S蛋白外结构域的高产、可放大且符合cGMP要求的下游工艺是必要的。截至2021年6月，已经有研究杀死用亲和或体积排阻层析等方法对S蛋白进行了纯化，但传统方法面临着难以规模放大、产量较低等挑战。在此，我们介绍一种非亲和纯化方法，用于以哺乳动物细胞系CHO-DG44表达的两个S结构的纯化，S_dF_2P和HexaPro。高通量的填料筛选在Tecan Freedom EVO® 200自动化生物工艺工作站上进行，以鉴别可作为可行纯化步骤的离子交换填料。对层析单元操作以及行业标准的除病毒方法进行了可行性评估，包括低pH处理和20 nm过滤。应用开发的工艺从CHO-DG44收获池中纯化HexaPro，获得了迄今为止报道的最高量的纯化S蛋白。我们的结果表明，商业化层析填料适用于cGMP生产SARS-CoV-2刺突蛋白结构。我们预期我们的结果将为全球生物制药生产实验室提供蓝图，并作为工艺强化的起点。
原文：N.Cibelli, G.Arias, M.Figur, et al., Advances in Purification of SARS-CoV-2 Spike Ectodomain Protein Using High-Throughput Screening and Non-Affinity Methods. Research Square, 2021, DOI:10.21203/rs.3.rs-778537/v1.
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来自德国弗劳恩霍夫分子生物学与应用生态学研究所和亚琛工业大学的研究人员在2021年6月的《Journalof Chromatography A》杂志上发表了题为“Precision analysis for the determination of steric mass action parameters using eight tobacco host cell proteins”的文章。文中，研究人员分别使用OPUS® RoboColumn®（200μL，基于Perkin Elmer Janus®自动化化工作站）和OPUS® MiniChrom®（5mL）进行层析填料筛选和工艺开发实验。
摘要：植物作为生物药生产平台具有不小的优势，因为它们允许实现经济且可放大的上游蛋白质生产，包括那些需要翻译后修饰的产物，且不支持人类病毒的复制。然而，与基于发酵罐的系统相比，下游工艺可能需要更多的劳力，因为产物通常与大量的宿主细胞蛋白(HCP)混合。层析分离建模可以减少工艺开发实验的数量，从而降低成本。建模的一个重要组成部分是吸附等温线，如描述离子交换体系中多组分蛋白质-盐平衡的空间质量作用(SMA)模型。本研究从烟草(nictiana tabacum和N.benthamiana)中纯化了10种HCP，其中包括2-半胱氨酸-过氧化物还原酶。对于其中8个HCP，我们获得了足够的量以确定在不同的生产相关条件下的SMA结合参数(KSMA和ν)。我们详细研究了2-半胱氨酸-过氧化物酶在Q-Sepharose HP上的参数，结果表明，pH、填料批次和缓冲液批次对KSMA和ν的影响较小，变异系数(COV)分别小于0.05和0.21。相比之下，阴离子交换填料SuperQ-650S、Q-Sepharose FF和QAE-550C的KSMA和ν的COV分别为0.69和0.05，尽管使用了与Q-Sepharose HP相同的季胺官能团。夏季与冬季的植物栽培导致KSMA和ν的COV分别为0.09和0.02，与植物在不同环境(气候控制的植物室与温室)中生长时的COV（KSMA和ν分别为17.15和0.20）相比，其影响较小。我们的结论是，植物栽培可以极大地影响蛋白质特性和由此产生的SMA参数。因此，植物生长以及用于层析模型构建的蛋白质纯化和表征都应该受到严格控制和良好的文件记录。
原文：C.R.Bernau, R.C.Japel, J.W.Hubbers, Precision analysis for the determination of steric mass action parameters using eight tobacco host cell proteins. Journal of Chromatography A, 2021, https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462379.
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来自美国麻省理工学院和伦斯勒理工学院的研究人员在2021年3月的《Biotechnology and Bioengineering》杂志上发表了题为“Rapid optimization of processes for the integrated purification of biopharmaceuticals”的文章。文中，研究人员使用Tecan Freedom EVO®机器人液体操作工作站结合200 μL或600 μL OPUS® RoboColumn®预装柱进行填料动态结合载量确定及潜在操作范围确定的DoE实验。
摘要：“直接-通过”层析，一根层析柱的洗脱液直接至另一根层析柱，无需调整，是一种整合和强化生物药生产过程的策略。然而，开发和优化这种“直接-通过”层析工艺是一个挑战。传统的高通量筛选方法独立优化每个层析步骤，对步骤的连接性考虑有限。这里，我们介绍一种开发和优化完全集成的“直接-通过”多柱纯化方法。根据宿主细胞蛋白的一次性表征，结合产物的层析行为，使用在硅工具对填料进行选择，以预测“直接-通过”纯化的工艺。然后进行了两步优化，以确定缓冲液条件，以最大限度地提高收率，同时使工艺和产品相关杂质最小化。缓冲液条件的优化包括对每根单独的层析柱进行一系列的范围查找实验，类似于传统的筛选，然后利用实验设计为完全整合的多柱工艺开发一个统计模型。我们使用该方法开发和优化了单结构域抗体和细胞因子的整合纯化工艺，获得了88%和86%的收率，并将非临床物料的工艺和产品相关杂质降低到相适应的水平。
原文：L.E.Crowell, S.A.Rodriguez, K.R.Love, et al., Rapid optimization of processes for the integrated purification of biopharmaceuticals. Biotechnology and Bioengineering, 2021, DOI: 10.1002/bit.27767.
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