纳微盘点|速览Protein A亲和层析的突破性创新（一）

近年来全球生物制药市场规模及细分品种发展概览

作为存在于动物血清和组织液中免疫系统的重要组成部分，抗体被广泛应用于体外诊断试剂、疾病治疗药物、免疫亲和层析配基等生物学和生物技术的研究中，重组DNA技术及噬菌体展示技术共同作为筛选工具使设计和构建“人造”抗体成为可能，特别是与人源化或嵌合抗体更加具有理想的亲和力、特异性和低免疫原性，称之为基因工程抗体（GEAb）。在抗体制备过程中，为获得高纯度抗体（特别是应用于体内的治疗性抗体），开发简捷高效的抗体纯化方法属于关键环节，其中亲和色谱因其高度特异性及同时具有浓缩的效果成为过去近30年里抗体纯化捕获的金标准，据第一创业吕丽华分析师统计目前约70-80%的抗体均使用Protein A、Protein G亲和层析纯化。

Protein A是一种金黄色葡萄球菌细胞壁蛋白质，它含有5个可以和抗体IgG分子Fc片段特异性结合的结构域，当其作为亲和配基被偶联到填料基质上后，可特异性地与样品中的抗体分子结合，使其他杂蛋白流穿，借助高效亲和层析仅需一步就可使目标抗体纯度超过95%，此外Protein A也可结合另一些免疫球蛋白，如可用于某些种属IgA、IgM的纯化。由于Protein A亲和层析基于天然存在的生物大分子之间特异性结合为分离机理，这种得天独厚的优势使得Protein A亲和层析成为抗体等分离纯化中的绝佳选择，然而其成本也非常高昂。

不同单抗表达量和生产规模的成本分析

（10g/L表达量、15000升培养规模的成本分布）

据报道，随着生物制药生产规模的扩大及蛋白表达量的增加，药企对下游纯化工艺的效能和成本要求也越来越高，经核算目前下游工艺COGs占整个单抗生产成本的比例已普遍超过60%，因此对其进行成本控制已成为降低总COGs的核心环节。众所周知，目前生物药造价昂贵，这与下游分离纯化工艺成本占比高密不可分，因此为了研发生产让更多普通民众用得起的生物药，全面提高下游分离纯化介质性价比和分离生产效率、节约能耗和生产资料投入愈加成为业内普遍重点关注的紧要环节。纳微科技的单分散Protein A亲和层析介质，由于其精准的颗粒均匀性而能带来改善的压力流速、分辨率和装柱可重复性等诸多优势，使其可以有效解决当今发酵表达量提高的问题，并使客户能够从相同的生产装置中提高生产率，最终理想地实现降低生产成本、提高生产效率的核心目标。

在抗体纯化实际应用中，Protein A亲和色谱的优点包括选择性好、可浓缩抗体、可有效灭活病毒和适用于所有人源（非IgG3）抗体和Fc融合蛋白并减少缓冲液种类和用量等，但其局限性也较多较明显，如对于软胶基质偶联的Protein A亲和色谱层析介质而言，凝胶价格极其昂贵且使用寿命一般；大量脱落的配基会与抗体一起被洗脱影响抗体安全性；软胶基质机械强度低限制装柱高度和生产效率等。

聚合物和碳水化合物基质的Protein A亲和层析介质形貌对比图

（上半部为多分散碳水化合物软胶基质层析介质，下半部为单分散聚合物硬胶基质层析介质）

纳微不仅是世界上为数不多能够大规模生产单分散硅胶色谱填料的公司，而且还能够大规模生产多样化规格（包括多种粒径孔径等）单分散聚合物色谱填料，并且纳微多年来始终坚持创新突破，借助单分散聚合物微球作为基质，开发了多种可用于生物大分子分离纯化的层析介质，其中单分散Protein A亲和层析介质UniMab®和NanoMab两大系列就是极具代表性的填料产品：它们能够很好地避免软胶基质亲和介质的不足之处，带来更佳的分析分离表现。UniMab®使用时反压低、化学稳定性好、耐碱性强；NanoMab是专为快速高效分析检测单克隆抗体及含有Fc片段的重组蛋白类大分子而设计。由于该产品具有高度粒径均一性，且孔穿透性好，机械强度高，因此具有动态载量高，流速快，洗脱集中，流动相消耗少等特点，同时辅以极具创新性的“等保留时间放大”理论，可在实际研发生产中大幅度提高抗体生产效率，降低生产成本，毕竟对于昂贵的亲和层析介质只有采用基于领先性技术生产的单分散微球作为基质才能更好地发挥出卓越的分析分离性能。

据统计，目前全球共有十几种Protein A亲和层析介质产品在售，但大多采用粒径不均一的多分散微球作为基质，纳微可通过专利技术研发生产粒径高度均匀的全新单分散亲和层析介质，众所周知，尽管填料静态载量与比表面积有关，不受粒径均匀性影响，但其动态载量不仅与微球比表面积有关，还与其颗粒大小和均匀性有关（颗粒越均匀，动态载量越大），因此纳微科技独有的新一代Protein A亲和层析介质能够实现即使在高流速下仍能保持较高动态吸附载量，能很好地满足从实验室制备到中试及工业化生产的各项需求。

Protein A亲和层析介质：

单分散UniMab®和多分散软胶基质介质洗脱示意图

由于色谱层析填料的根本特质在于对物质的分离或分辨能力，一般用理论塔板数N（或理论塔板高度H）即柱效来评价，塔板理论和范德姆特方程阐述了色谱层析广谱规律。根据Van Demeter方程，减小涡流扩散、纵向扩散和传质阻力项，理论塔板高度H就越小，柱效则越高，对物质的分离纯化或分辨力越强。影响A、B和C项主要是填料粒径大小及其均一性。粒径越小，柱效越高，但反压也越大，对设备要求也越高；粒径分布越窄，不仅柱效越高，反压却越低。因此单分散（指形貌结构一致，粒径大小一致）的色谱填料一直是色谱层析领域科学家追求的目标。

因此相对于传统多分散的Protein A亲和层析介质，纳微的单分散亲和层析介质除了在载量、压力流量和使用寿命方面表现出卓越的性能外，由于其能够使用更高浓度的氢氧化钠溶液进行清洗和再生，还可以更有效地控制生物污染风险和实验过程中的交叉污染。

简单概括其能够给您带来以下诸多益处：

• 柱效高，分离度好

• 装柱容易，柱床稳定

• 高流速，低反压

• 洗脱集中，流动相用量少

• 在高流速下动态载量高

• ……

作为系列文章之一，本文为大家简介了纳微科技突破单分散微球精准制造的技术瓶颈，将多种规格的单分散聚合物微球推广到生物大分子的分离纯化中，独创性地为广大生物医药客户提供了更多更好的选择。在接下来的文章中，我们将继续带大家深入了解一下UniMab®亲和层析填料的各项技术参数，敬请期待！

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纳微Protein A亲和色谱填料基本属性一览表

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