创新的新一代层析填料可提高纯度和质量
本文节选自《Innovative Chromatography Resins Can Improve Purity and Quality》，由于水平有限，详细内容，请参考原文。
层析填料的最新创新在下游生物工艺中提供了非常有应用前景的优势。
随着大规模生物制造不断努力提高单克隆抗体 (mAb) 的生产率，以及生物制造商不断寻求下游工艺技术的进步，下游操作成为了一个焦点，因为它通常代表了工艺的瓶颈。层析填料的最新进展可以有效地影响纯化单元操作的运行，并产生积极的影响，包括上游的生物反应器，以及下游的过滤步骤。
下游的挑战
Cytiva全球战略技术主管Henrik Ihre表示，就所需体积而言，单克隆抗体仍然是市场上最成功的生物分子，但其下游工艺仍然受到较大的限制。Ihre还指出，针对新的治疗领域，新型单克隆抗体的需求继续强劲，而合同开发和制造组织(CDMO)的客户对工艺强化的需求不断上升，因其可改善工艺经济性，并缩短上市时间。
经典的Protein A亲和填料已经成为了单克隆抗体和Fc融合蛋白的通用捕获步骤，Navigo Proteins的业务发展总监Oliver Schub说，Navigo Proteins是一家骨架蛋白质工程和定制亲和填料开发公司。相比之下，所有的治疗性蛋白/非Fc生物制品则还没有通用的亲和捕获步骤。Schub指出，针对每一种重组蛋白进行单独的多步层析下游工艺 (DSP) 的开发增加了总体开发成本和时间线，从而延长了上市时间。Schub表示:“问题在于，随着DSP每一步的进行，产物产量持续下降，而生物工艺时间和设备占用率则在增加，同时DSP风险也在提高。”
他还强调，对于非mAb的重组蛋白，这种风险还会进一步放大，因为重组蛋白的表达水平通常较低。此外，如果没有初始亲和步骤，就需要在更长的时间内处理更大的工艺体积。他的结论是，传统的多步骤DSP开发承担着商业可行性风险的增加，因为产量、杂质水平(如宿主细胞蛋白或产物相关杂质) 或总体成本根本不需要满足生产要求。
简化纯化
蛋白质特异性亲和填料有效地减少了迭代次数和纯化工艺的开发时间，Schub说。“将蛋白质特异性亲和配基偶联到合适的层析基球上，就会产生相应的亲和填料。潜在的亲和配基分子在临床和商业化GMP(良好生产规范) 生产所需的性能中起着关键作用，”他补充说。
Schub指出，将传统的Protein A配基/填料的性能扩展到可结合非Fc分子，从而创造出新的亲和填料，结合了两方面的优势。“结果将是一个通用且高效的、类似于mAb的DSP，同时使用相同的设备/工厂，但应用于重组蛋白，”他解释说，这可以通过简单地将传统的Protein A层析柱替换为含有各种重组蛋白特异性填料的层析柱来实现。最终DSP的总体性能特征将基本保持不变。
为了实现这一目标，Navigo创造了一种独特的技术(Precision Capturing)，旨在生成目标蛋白特异性的亲和配基。该工程配基将基于人工Protein A骨架。“Navigo创建了大量不同的人工ProteinA分子文库，并从该文库中选择与目标物结合的配基。然后，我们将选定的配基与层析基球结合，并向客户提供小规模样品，以内部确认定制亲和填料的性能，”Schub说，“随后的填料生产规模放大由Navigo的生产合作伙伴承担，如Repligen，他们为临床/商业化GMP纯化提供大规模定制亲和填料。”
最近一个以SARS-CoV-2为关注点的项目展示了两家公司快速交付具有高亲和力、高特异性和碱稳定性填料的能力。通过合作，Navigo和Repligen在10个月内完成了配基发现、配基选择、小规模生产和规模化生产工作。2021年2月，Repligen推出了一种用于COVID-19疫苗纯化的新型填料 (NGL COVID-19棘突蛋白亲和填料)。Repligen下游生物工艺副总裁Vikas Gupta指出，这种填料为疫苗制造商提供了快速实施高纯度捕获步骤的能力，同时减少了工艺时间，并显著提高了总产量。
Ihre说，亲和层析技术可以得到高纯度的产品。他说，从下游工艺的早期步骤开始，亲和层析技术已经帮助推动了高纯度产品的生产，这可降低后续纯化步骤的压力。然而，这项技术也有其自身的挑战。一方面，亲和层析为下游纯化平台的开发提供了条件；另一方面，以蛋白质为基础的亲和填料通常更昂贵，对标准的清洗方案更敏感，Ihre警告说。
“总的来说，我想说的是，如果目标分子很难纯化和/或被视为高价值的目标物，那么亲和层析从成本和上市时间的角度来看，是一个非常有吸引力的替代方案，特别是如果有来自制造商的类似分子可以用相同的亲和填料进行纯化的话，”Ihre说。
为什么使用填料?
改进下游分离和纯化的重点主要集中在填料和/或层析技术的创新上。Ihre说:“基于多孔基球的填料确实是制造商能够开发并将新的生物分子推向市场的基础，在未来几十年内，填料将继续成为这个行业的基石。”
与此同时，在现有基球和孔径可能不理想的情况下，致力于开发新的目标产品的制造商可能需要新型填料，其性能将围绕关键参数进一步细化，如分辨率、选择性、压力/流速特性和载量，以确保未来下游解决方案的竞争力。Ihre说:“这些改进，结合新的工具，如下游工艺的计算机建模以及小规模最佳工艺条件的高通量筛选，将使未来能够更快地实现更高效的下游方案。”
对非Fc生物制品定制亲和层析填料的强烈关注基于这样一个事实，即生物制药行业希望进一步依赖其使用Protein A类填料的经验、它们的性能和跟踪记录，Schub说，监管机构对它们的接受程度以及行业对使用它们所需设备的熟悉程度也很重要。
同时，创新的填料，如基于纤维的Protein A层析填料，相比传统填料，可提供诸多优势。“直到最近，基于不同多孔基球形式的层析一直是设计新填料的最佳工具，但传统基球形式也一直存在局限性，”Ihre解释说。他指出:“例如，当涉及到纯化真正的大分子时，比如较大的蛋白质、病毒载体或质粒，这些分子可能无法进入基球的孔隙，导致整体结合载量较低。”然而，Ihre强调，一种新的纤维（Fibro）形式 (Cytiva) 已经被证明是这种大尺寸靶标分子纯化的有效补充，因为它具有更开放和更易进入的孔隙结构，并具有快速循环和低反压的特性。
原文：F.Mirasol, Innovative Chromatography Resins Can Improve Purity and Quality. BioPharm International-06-01-2021, Volume 34, Issue 6
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