宿主細胞蛋白(host cell proteins,HCPs)是基因工程菌株細胞株產生的與基因工程目的產物——抗體蛋白及Fc融合蛋白無關的蛋白混合物,HCP的組成與豐度在各工序階段與最終產品都各自不同,其決定與許多不同因素。HCP是影響產品純度的重要因素,使用含有HCP的重組治療性藥物,有可能引起機體的過敏反應,而且具有潛在的“佐劑效應”進而影響藥物的療效,所以治療性抗體藥對HCP殘留有很高的要求。
治療性抗體藥物及Fc融合蛋白已成為生物醫(yī)藥領域市場最主要的產品類別。Protein A親和層析作為第一步捕獲抗體最為有效的手段仍然在現(xiàn)有抗體純化平臺中占據主導地位。
Protein A親和層析由于其對IgG的Fc片段高度特異性,通常用于澄清后原液抗體及Fc融合蛋白直接捕獲。親和樹脂的高度選擇性讓大多數非目標蛋白流穿。此外,由于其對抗體的高度親和,低pH(3.0-3.5)的條件才能將其洗脫。因此,親和層析是下游工藝中最有效的去除HCP的單元操作。這一單獨步驟可以去除澄清收獲液中>90%的HCP。但是,盡管親和層析能高效去除HCP,根據原料不同,親和洗脫液中HCP的水平也有很大差異。
HCP和Protein A親和介質的非特異性結合
這種非特異性作用,通??梢杂脙煞N方法進行優(yōu)化,以減少洗脫后HCP含量高。
弱洗脫:
Protein A親和介質結合抗體就Fc融合蛋白后,低pH(3.0-3.5)的條件才能將其洗脫,我們可以嘗試用弱洗脫的方式,比如用含有0.1-1M精氨酸pH3.5-5.0的緩沖液洗脫,讓結合在親和介質上的抗體蛋白先洗脫下來,而HCP仍在結合在介質上,洗脫后再通過再生的方式去除結合再介質上的HCP。
上樣后清洗:
較低的pH清洗,pH5-5.5
堿性緩沖液清洗,pH8-10
含添加劑的緩沖液清洗
常用添加劑及添加濃度
上樣后洗脫前,采用上面的方式,通??梢杂行p少HCP和親和介質的非特異作用帶來的洗脫后HCP殘留高。
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性能參數
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載量與駐留時間的關系
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和國外品牌對比
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抗體蛋白——HCP作用
一些團隊已經證明,HCP和Protein A親和介質間的非特異性作用對HCP殘留起到很小的作用,然而抗體-HCP間的作用卻是親和洗脫液中HCP水平不同的主要原因。關聯(lián)HCPs可能通過多種機制與單抗結合,包括靜電作用,疏水作用和氫鍵,所以打破這些作用的試劑可以用來有效地去除HCP。常用試劑同上面表格中的添加劑。
大多數CHO HCPs等電點在4.5-7.0,在酸性pH條件下,單抗通常是電中性或帶正電而絕大多數HCP是電中性或帶負電,因此單抗和HCPs間形成很強的疏水作用和靜電作用。在堿性pH條件下(>8),單抗和大多數的HCP是帶負電的,靜電作用被轉換成排斥力。抗體在相對較高的pH條件下通??删S持穩(wěn)定,但是pH高于10,會產生天冬酰胺殘基脫氨作用。因此推薦使用pH8-10之間的緩沖液。
抗體蛋白——HCP作用
一些團隊已經證明,HCP和Protein A親和介質間的非特異性作用對HCP殘留起到很小的作用,然而抗體-HCP間的作用卻是親和洗脫液中HCP水平不同的主要原因。關聯(lián)HCPs可能通過多種機制與單抗結合,包括靜電作用,疏水作用和氫鍵,所以打破這些作用的試劑可以用來有效地去除HCP。常用試劑同上面表格中的添加劑。
大多數CHO HCPs等電點在4.5-7.0,在酸性pH條件下,單抗通常是電中性或帶正電而絕大多數HCP是電中性或帶負電,因此單抗和HCPs間形成很強的疏水作用和靜電作用。在堿性pH條件下(>8),單抗和大多數的HCP是帶負電的,靜電作用被轉換成排斥力??贵w在相對較高的pH條件下通??删S持穩(wěn)定,但是pH高于10,會產生天冬酰胺殘基脫氨作用。因此推薦使用pH8-10之間的緩沖液。
參考資料:
Please cite this article as: Y. Li, Effective strategies for host cell protein clearance in downstream processing of monoclonal antibodies and Fc-fusion proteins, Protein Expression and Purification (2017), doi: 10.1016/j.pep.2017.04.006
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