抗体样品

新闻摘要： 采用先进的微流控技术，与其他品牌的毛细管DSC仪器相比，RS-DSC仅需其1/25的样品用量，同时通量可提升24倍[i]。 一次性微流控芯片（MFC）可简化生物制剂的热稳定性测试，确保在实际的高浓度给药剂量和使用条件下展开分析。独具匠心的设计简化了样品制备过程、加快了药物开发速度，从而更快、更准确地测定高浓度生物药制剂[ii]。美国马萨诸塞州米尔福德 - 2024年7月23日 - 沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）今日面向全球隆重推出专为生物制药研发人员设计的TA仪器TM快速筛选差示扫描量热仪（RS-DSC）。TA仪器RS-DSC是一款高通量差示扫描量热仪，可对高浓度生物制剂进行高精密度的热稳定性测试，尤其适合抗体药物和工程化改造蛋白质。 TA仪器新型快速筛选差示扫描量热仪 沃特世公司TA仪器事业部高级副总裁Jianqing Bennett表示：“全球对高浓度注射药物的需求日益增长，生物制剂研发人员亟需找到快速而高效的稳定性测试方法。这款全新的RS-DSC能够满足这些需求，为现有的毛细管DSC提供了高通量的替代方案，并且比差示扫描荧光仪（DSF）更可靠、更准确。” TA仪器RS-DSC采用一次性、低样品体积微流控芯片（MFC），可同时进行多达24项测定，为生物药稳定性和质量评估提供了更便捷、更准确的解决方案。如此一来，不仅可减少甚至省去稀释样品和重复清洗仪器的工作，同时还能降低污染风险。此外，凭借其独特的设计，DSF方法不够灵敏的问题也迎刃而解，在分析高浓度样品时，能够生成更准确的数据[iii]。 此外，TA仪器RS-DSC还配备先进的自动化软件，可协助用户快速、轻松且精确地获取有关样品热力学性质的深度见解。 沃特世公司TA仪器事业部现已面向全球客户发售TA仪器RS-DSC。 其他参考资料 点击了解TA仪器快速筛选差示扫描量热仪（RS-DSC）的更多信息TA仪器RS-DSC相关应用指南：- 快速筛选高浓度生物药物的热稳定性 - 单克隆抗体药物的快速热稳定性筛选和选择 关于沃特世公司（www.waters.com） 沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）是居于全球前列的分析仪器和软件供应商，作为色谱、质谱和热分析创新技术先驱，沃特世服务生命科学、材料科学和食品科学等领域已有逾65年历史。沃特世公司在35个国家和地区直接运营，下设15个生产基地，拥有约7,700名员工，旗下产品销往100多个国家和地区。 关于TA仪器（www.tainstruments.com.cn） TA仪器创立于1963年，现隶属于沃特世公司，是材料表征领域的行业领跑者，拥有热分析、流变、热物性、微量热及机械分析等仪器产品。TA仪器致力于服务材料科学、医学、电子和其他科学领域的领先发现，提供创新和可靠的仪器产品，以满足科学家在物理性能评估方面的需求，改善人类健康和福祉。 TA 仪器是沃特世公司的商标。 # # # 媒体联系方式 沃特世公司 钱洁 + 86 21 6156 2644 jackie_qian@waters.com [i] 与市场前列的其他品牌毛细管DSC相比（基于公开参数指标进行比较） - 其他品牌的毛细管DSC仪器每运行一次，TA仪器的 RS-DSC可完成24次测试运行，且其他品牌仪器所需的样品量（250μL）几乎是TA 仪器 RS-DSC（11μL）的25倍。 [ii] 相较于传感器在高浓度下会发生饱和的差示扫描荧光仪（DSF）。 [iii] 相较于传感器在高浓度下会发生饱和的差示扫描荧光仪（DSF）。

流式抗体的重要性流式抗体是流式细胞术中的关键组成部分，在科研中扮演着重要角色。它们可用于分析细胞表面标记物，帮助科研人员识别不同类型的细胞，分离和纯化细胞群，诊断疾病，以及在免疫学和药物研发中发挥作用。流式抗体为科研人员提供了强大的工具和技术支持，对细胞生物学、免疫学和临床诊断等领域具有重要意义。 阿拉丁流式抗体涵盖多种热销靶标阿拉丁致力于持续推出各种新型靶标流式抗体。高质量阿拉丁生产的流式抗体经过严格的质量控制，具有高特异性、高灵敏性和高再现性的特点，能够帮助您得到可靠的实验结果。采用重组抗体CD20抗体（FITC）进行流式实验结果（黑色代表未标记样品，绿色代表细胞被重组蛋白CD20抗体（FITC）染色）专业支持阿拉丁公司拥有专业的科研团队，能够为客户提供流式抗体选择方面的专业建议和支持。 阿拉丁相关产品 了解更多产品详情可进入阿拉丁官网（https://www.aladdin-e.com），搜索“流式抗体”。

大家好，本周为大家介绍的是一篇发表在Analytical chemistry上的文章Epitope Mapping of Polyclonal Antibodies by Hydrogen–Deuterium Exchange Mass Spectrometry (HDX-MS)1，文章通讯作者是意大利锡耶纳葛兰素史克公司实验室主任Nathalie Norais和丹麦哥本哈根大学药学系教授Kasper Rand。抗体表位定位对理解适应性免疫、研究治疗性抗体和疫苗的作用方式至关重要。对疫苗接种后产生的多克隆抗体群（pAb）的结合特性的深入了解将为疫苗开发提供重要价值，但很少有表位定位方法能耐受pAb样品的复杂性。本文使用氢氘交换质谱（HDX-MS），通过检测存在不同量的pAb时抗原的HDX值变化，绘制了pAb样品识别的表位，并提供了表位与抗体的相互作用信息。因子H结合蛋白（fHbp）是被广泛研究的脑膜炎奈瑟菌抗原之一，在人体中能引发强大的保护性免疫反应。fHbp是27kDa的脂蛋白，N端为一个饼状的β-sheet，C端为一个8股β桶，两端由linker连接。本文的研究对象是fHbp和用fHbp免疫的兔pAb。首先作者进行了被pAb识别的fHbp抗原表位的鉴定。重组fHbp在不孵育和孵育两倍量的pAb下进行了30秒到20分钟的HDX实验，在抗原的多个区域检测到了抗体导致的HDX降低，标记10min后HDX的变化最为显著，因此接下来的HDX-MS实验选择了10 min时间点。随后作者进行了孵育比例的考察以判断结合亲和力，考察了Ag：pAb从1:2、1:5、1:10到1:15，氘代时间为10分钟（图1），可以观察到抗原的3-26、44-72、104-120三个区域的氘代被抗体显著的保护住了，从1:5时开始看出差异，从1:2到1:15，所有肽的平均氘代降低率从3%增加到了16%，104-120的氘代降低率最高。之前的研究表明，fHbp的兔抗中存在与抗原亲和力在1nM及以下的抗体，故氘代保护率随抗体用量增加的原因可能是，在低比例的多克隆抗体中，每种抗体的占比有限，高亲和力的抗体还没达到能与抗原形成1:1复合物的浓度。作者将实验结果与前人研究的fHbp的单克隆抗体结果进行比对，多个氘代减少的区域得到了印证，尤其是104-120区域，残基S112、G116和K117可被认定为抗原表位。同时，抗体之间也存在组合功能，即单个抗体无法发挥的功能会由两到三个抗体协同产生，本实验中使用多克隆抗体研究的优势在于，通过与单克隆抗体研究中氘代降低的区域对照，判断表位抗体间的组合功能和起到免疫效果所需的交叉区域。图1. 不同比例的Ag：pAb对抗原fHbp氘代率的影响。A.颜色由浅到深依次是1:2、1:5、1:10、1:15，正值代表加入抗体后氘代率降低。B.映射到晶体结构上的氘代变化（PDB：3kvd）。C. 15-31、44-71、102-120、209-234区域随抗体加入比例的变化，灰色线为不加抗体时的氘代值，所有氘代是最大氘代值（MX）的相对值，最大氘代值为1:15比例下氘代24h的结果。接着，作者使用VADAR分析研究fHbp的主要表位区。VADAR v1.8算法基于蛋白的X射线结构原子坐标测量fHbp单个残基的表面可及性，将其与HDX结果相结合可进一步描述fHbp的表位区域。可及表面积分数（ASA）超过50%的残基为暴露残基，图2总结了映射到fHbp晶体上的所有暴露的残基，每个识别的表位区域的范围为1992-2509 Å2，作者强调位于表位区的暴露残基不一定都参与表位组成，也可能是间接稳定抗体的结合引起的HDX保护。图2. 结合VADAR和HDX数据的抗原表位区。两个在N端结构域（黑灰、浅绿），两个在C端结构域（浅蓝深蓝、深绿），紫色代表不在HDX鉴定的表位区域内的暴露残基。最后，作者使用了变性剂和盐来评估结合特异性和非特异性相互作用。由于亲和力低的抗体在变性剂存在时可与抗原解离，作者将此策略应用到了HDX实验中，选择1:10结合比例进行HDX，标记缓冲液使用含有或不含有盐（0.5M NaCl）或变性剂（硫氰酸铵AT或尿素），探究这些情况对HDX结果的影响（图3）。在存在0.5M、2M和4M AT的情况下，fHbp的多个区域获得了更多的氘代，N端区域3-26和44-71，以及C端区域176-184显示出氘代增加（相对于不加AT结果），因此作者推断即便在0.5M的浓度水平下AT也能影响fHbp与抗体的结合，2M尿素存在下也是如此。但0.5M尿素和0.5M NaCl的存在没有明显影响fHbp与抗体的结合。因为非结构肽中酰胺氢的交换速率会受到溶剂离子强度、pH值、温度、以及相邻残基侧链的诱导和空间效应的影响，作者额外考察了0.5M尿素和0.5M NaCl是否会影响fHbp酰胺氢自身的交换速率，即在对照条件（PBS缓冲液）和实验条件（加入0.5M尿素或 NaCl）下分别标记5秒和30秒，控制缓冲液的pH相同且控温（在冰浴进行标记）。结果表明实验组序列覆盖率没有降低，相比于对照组，肽的回收率也高达91.8%，三次重复实验可表明0.5M尿素或 NaCl的加入不会对fHbp自身的氘代特性产生任何显著性影响，也不影响fHbp的构象。将0.5M尿素或 NaCl添加到抗原抗体孵育后的氘代实验中，发现fHbp上的所有表位在抗体结合后仍被显著保护，排除了抗体非特异性结合的可能。值得注意的是，在存在尿素或NaCl的情况下，fHbp的表位区域氘代降低变化幅度不同，尤其是在标记30秒时，这说明了不同表位在与抗体互作时的特性不同，例如残基3-26和104-120可能为静电相互作用（被NaCl破坏），残基133-166和209-234可能为氢键作用（被尿素破坏）。图3. 添加剂对抗原结构和抗原-抗体结合的影响。A.在0.5M AT存在下，30秒氘代后fHbp结构中氘代增加的区域（蓝色）。B.抗原-抗体1:10孵育对fHbp氘代的影响。C.49条鉴定肽在30秒氘代时的变化，蓝色为添加0.5 M AT，紫色为添加0.5 M尿素。D. 抗原-抗体1:10孵育后，49条鉴定肽在30秒氘代时的变化，橙色为对照组，蓝色为添加0.5 M NaCl，紫色为添加0.5 M尿素。总结：本文通过监测fHbp与多克隆抗体群pAb孵育后的HDX-MS变化，绘制了fHbp的抗原表位，并使用尿素和NaCl深入了解了抗体群的相对丰度和亲和力，以及潜在的非特异性结合，这种方法可以广泛应用于其他抗原和pAb样品，为免疫学和疫苗设计提供有价值的信息。参考文献：1.Ständer, S. R. Grauslund, L. Scarselli, M. Norais, N. Rand, K., Epitope Mapping of Polyclonal Antibodies by Hydrogen–Deuterium Exchange Mass Spectrometry (HDX-MS). Analytical Chemistry 2021, 93 (34), 11669-11678.

导读 在全球和中国医药市场上，抗体药物已连续多年占据销售榜单前几位。当前，随着国家医改政策的改革和完善，国际、国内市场打通，抗体市场也开始进入“你方唱罢我登场”群雄逐鹿的竞争阶段，生产企业如何在确保产品质量的基础上，通过改进工艺，来降低成本、提高生产效率和市场竞争力？江博士文章给读者提供了一条切实可行的思路和方法，请看“如何突破抗体生产瓶颈”。抗体药物市场及发展趋势 全球生物制药产业发展迅猛，根据frost&sullivan市场调研，2018年全球生物制药市场规模约为2642亿美元。单抗类药物由于特异性好，靶向性高，副作用小，疗效显著成为发展最快的一类生物药。单抗药物在全球生物药中所占市场份额超过50%，达到1353亿美金。 中国巨大的市场潜力，国际重磅抗体药专利到期，大量的海归人才回流及中国日益强大的资本助力，都为中国抗体制药发展提供了前所未有的历史机遇。但是中国抗体制药企业也面临巨大的挑战。首先中国药企无论是技术、规模、经验，人才还是资金，跟国际生物制药巨头相比，都有着较大的差距。其次中国加入ich和国际药监管体系接轨，降低药品进口关税，对进口抗癌药物实施零关税等系列政策，降低了国外原研药进入中国市场的门槛，给中国生物药企业带来了巨大压力和挑战。另外，越来越多的制药企业进入抗体药的开发领域，每个重磅抗体药物基本上都有几十家企业在仿制研发申报，因此国内抗体药企不仅要面临国外原研药巨头的打压，还要面对国内众多同行及印度廉价药企业激烈的竞争。最后带量采购新政允许通过一致性评价的仿制药与原研药可以一起同台竞标，低价中标，消除了销售渠道的壁垒使得国内外生物药企的竞争回归到技术创新，产品质量和成本的竞争。 因此国内生物药企是否能在激烈的竞争中取得优势取决于其生产工艺的先进性，因为制药工艺水平决定了产品的质量和成本。抗体药物的生产工艺进展 抗体药物生产是个非常复杂的过程，大致分为上游的发酵及下游的分离纯化：上游工艺主要包括细胞复苏、传代、发酵生产。而下游工艺主要包括膜过滤及多步层析分离纯化。过去十多年来，基因工程获得突飞猛进的进步，细胞培养的表达量从原来的不到0.5 g/l 到现在普遍达到5g/l，有的甚至超过10g/l。这些进步是由细胞表达载体的开发，克隆筛选以及细胞培养基优化等技术创新所驱动的。由于发酵产率的大幅度提升，使得上游细胞培养成本大幅度降低（表1）。表1 表达量与抗体生产成本关系与上游十多倍生产效率提升相比，下游分离纯化技术进步明显滞后，导致下游工序成为生产瓶颈，抗体主要生产成本也转移到下游。下游工艺在整个生物制药生产中占据60%以上生产成本，也被认为是最需要改进的技术领域。下游工艺先进性决定了药品的质量，及药品生产效率和成本，也成为生物制药企业的核心竞争力所在。生物制药下游生产工艺目的就是把目标药物分子从复杂发酵液体系中分离出来以满足药品纯度及质量的需求。一方面监管部门对生物药的纯度和质量要求越来越高，另一方面生物分子具有结构复杂，且对外部条件敏感，稳定性差，杂质多，浓度低等特点，使得生物药分离纯化的挑战更大。比如说治疗用抗体不仅对含量有严格的要求，还必须去除各种潜在的杂质如宿主hcp, dna，endotoxin, 抗体聚集体及降解片段等（表2）。表2 抗体药物对各种杂质的要求 层析技术具有分离纯化效率高，条件温和且容易保持目标分子的生物活性，因此成为生物制药分离纯化最主要工具。但下游层析分离纯化技术牵涉到材料、生物、化学及设备等交叉技术领域。因此研究下游分离纯化技术的人才较少，另外上游基因工程技术几乎在所有高校都有专业研究团队，而且培养了大量的人才，而下游分离纯化技术却很少在高校有专门研究，也缺乏相关的专业课程来培养分离纯化的人才。过去10多年上游基因工程的迅猛发展虽然带来上游发酵成本的大幅度下降，但下游分离纯化技术进步缓慢使其成本居高不下。因此要降低抗体生产成本关键就是要解决下游分离纯化的瓶颈问题。 抗体的层析分离步骤基本都可以采用标准化的三步曲：第一步用protein a介质进行抗体捕获和浓缩；第二步用离子交换进行中间纯化以去除多聚体，宿主蛋白等杂质；第三步是精纯去除剩余dna，endotoxin,protein a 等微量杂质。在这三步抗体的分离纯化过程中，第一步的protein a亲和捕获占据分离纯化成本80%以上，也是下游分离纯化的瓶颈所在。亲和层析之所以成本高的主要原因：首先是protein a 价格昂贵，其价格是普通层析介质十几倍；第二，protein a使用寿命短，一般离子交换填料使用寿命多达1000次，而亲和填料寿命通常在100-200次；第三，protein a 用于抗体的捕获和浓缩，需要处理大体积的发酵液，而亲和步骤载量往往又低于阴阳离子交换层析，使得亲和层析介质使用量比中间纯化或精纯的要多得多。因此，要降低抗体的生产成本，解决抗体的生产瓶颈关键在于改进第一步protein a 亲和捕获。 下游分离纯化核心的工艺流程 protein a 亲和层析是利用protein a 配基与目标抗体具有专一亲和吸附作用从而达到分离纯化抗体的目的。野生型protein a蛋白是金黄色葡萄球菌细胞壁锚钉蛋白。三维空间上，抗体fc端ch2-ch3区域与protein a蛋白b结构域上两条反相平行的α螺旋结构相互结合。因此protein a与抗体分子特别是与igg1、igg2、igg4有特异性结合，使得抗体分子与发酵液中不具fc端结构的杂质如宿主蛋白与核酸等有效分离，进而达到纯化目的。protein a 亲和层析介质是通过把proteina 配基偶联到微球介质上制备而成的。因为protein a配基与目标抗体的作用的专一性，因此亲和层析的分离纯化工艺和方法与抗体样品杂质含量和种类多少影响不大，使用protein a 介质一步纯化目标抗体就可以达到95%以上纯度，回收率达到90%以上。亲和纯化效率也基本不受杂质多少影响，而其它分离模式如离子交换，疏水，分子筛等的分离工艺方法及效率大多取决于与目的蛋白同时存在的杂质种类和含量。因此，只要样品杂质不同，即使是纯化同样的目标生物分子，采用的分离工艺和方法就不同。以重组胰岛素分离纯化为例，不同厂家虽然生产的是同一目标胰岛素，但采用分离纯化方法完全不一样，主要原因就是每家生产的胰岛素杂质组成和含量不一样，因此需要不同的纯化工艺。而比胰岛素分子量更大，结构更复杂的抗体基本可以采用标准化的三步曲，主要原因就是protein a 亲和介质的出现大大简化抗体的分离纯化工艺，但protein a 价格昂贵让抗体生产厂家爱恨交加。 protein a 介质价格高的主要原因是其生产工艺复杂，proteina 配基是通过生物发酵生产的，经过纯化后偶联到介质上成为protein a 亲和介质，因此生产成本远高于传统的离子交换、疏水、分子筛等介质。另一方面protein a产品主要由欧美几家供应商垄断，也是价格居高不下的原因之一。为了降低抗体生产成本，不少研究工作者在寻找可以取代protein a且价格低廉的新型层析介质来纯化抗体，虽然可能在一些个案中获得成功，但都无法撼动protein a 在整个抗体分离纯化的垄断地位。proteina 亲和层析成为过去近30年里抗体纯化捕获的金标准。因此要降低抗体亲和层析这一步的成本首要的方案是实现protein a 介质的国产化以降低产品价格；其次是通过采用创新的连续层析工艺技术或其它新工艺以提高protein a 介质的利用率并提高抗体生产效率。当然不断改进protein a 介质性能使其具有更高的载量和更长的使用寿命也可以降低抗体的生产成本。 protein a 介质国产化创新之路 目前市场上主流protein a产品是ge生产的以琼脂糖为基质的产品，也是最早商业化的产品。琼脂糖为基质的protein a 介质具有载量高，亲水性能好，非特异性吸附低等优点，但琼脂糖介质天然缺陷是机械强度差，因此也被称为软胶。由于该介质耐压性能差，生产中需要降低柱高、减小流速以防止压力过高造成柱床塌陷，限制了抗体批处理量及抗体生产效率。软胶protein a 另外一个缺陷是传质速度慢，主要原因是软胶孔径较小，排阻大。因此软胶protein a 都需要驻保留时间长，流速慢条件下，抗体吸附载量才会比较高，但在高流速下动态载量下降的非常快。因此一个理想的抗体纯化用protein a 介质需要具有高流速，高载量，高机械强度，及更长的使用寿命等特点。protein a 介质载量是由微球孔径，比表面积，配基密度来决定的；机械强度则是由protein a基球材料化学组成，交联度及孔隙率来决定的；protein a 配基脱落及使用寿命主要由配基，基球性能及偶联方式来决定。实现高性能protein a 亲和介质的国产化需要从底层创新开始。抗体结构示意图 创新之一：单分散基球替代多分散基球 层析介质粒径大小和粒径分布是影响层析分离的重要参数。粒径分布越均匀，装柱越容易、柱床越稳定、柱效越高、流速越均匀、洗脱越集中、分离效率越高、流动相用量越少，柱与柱重复性也越好；protein a 介质被誉为层析介质皇冠上的明珠，价格昂贵，可是市场上protein a 介质都是采用粒径分布较宽的基球。主要原因是单分散微球制备技术难度极大，世界上可以规模生产的单分散多孔微球只有dynal公司一家，ge销售的source 系列单分散聚苯乙烯色谱填料就是dynal生产的。但source 产品的粒径最大只有30微米，不能满足protein a 介质对粒径一般要大于40微米的要求。纳微经过多年的努力开发出世界领先的微球精准制备技术，突破大单分散大粒径多孔微球的制备难题，成为全球第一家生产单分散protein a 亲和层析介质的公司。纳微单分散protein a介质与传统软胶基质微观结构对比传统多分散protein a亲和软胶与unimab液流路径对比示意图 创新之二：通透大孔径基球微替代小孔微球 protein a 基球孔径大小会影响生物分子在介质的传质速度和有效载量，孔径越大，分子传质速度越快，在高流速下具有高载量。基于软胶基质的ge protein a亲和介质孔径较小，比表面积高，其静态吸附载量高，但传质阻力大，在驻留时间短，流速快的条件下，动态载量下降的很快。纳微经过优化筛选，专门设计的大孔结构基球，其孔径达到ge protein a 介质的一倍左右。因此该介质传质速度快，使得介质在高流速下具有高载量。从实验测试数据可以看到，纳微unimab与ge mabselectsure在驻留时间大于4分钟时，载量都差不多，当驻留时间小于2分钟时unimab的载量比mabselectsure载量高50%以上, 而且速度越快unimab载量优势越明显。抗体生产效率是由动态载量和流速共同决定，流速越快载量越高，生产效率越高，成本越低，但亲和层析介质的动态载量与流速成反比，流速越快，载量越低，因此对于每个protein a亲和介质纯化抗体效率都会随着流速升高效率逐步提高，到了一个最优的流速后，如果继续增加流速，纯化效率反而降低。林东强教授实验证明对于批次亲和层析，驻留时间是2分钟时生产效率达到最高，而驻留时间在2分钟条件，unimab的动态载量比mabselectsure 高50%以上。对于连续层析驻留时间是1分钟时生产效率最高，而这个保留时间，unimab的动态载量更是mabselectsure一倍以上。另外从抗体流穿曲线对比图也可以看出具有大孔结构及高度粒径均匀性的单分散protein a亲和层析介质与多分散软胶porteina 介质相比具有更陡的穿透曲线，说明纳微单分散层析介质具有更畅通的孔道结构，分子扩散速度快，抗体流穿少，回收率高。因此利用纳微大孔结构微球不仅可以提高分子传质速度，提高抗体生产效率，降低成本，而且在连续层析中，具有更明显的优势。unimab与mabselectsure产品不同驻留时间动态载量对比不同protein a 层析介质驻留时间与抗体生产效率与关系对比抗体流穿曲线对比图 创新之三：高度交联聚丙烯酸酯基球替代软胶或低交联的聚丙烯酸酯基球 高机械强度介质不仅可以耐受更高流速、更高压力、更大粘度样品，还可以装更高的柱床，以增加抗体批处理量、提高抗体生产效率、减少设备投资、减少厂房占用面积。因此纳微protein a 介质是选择高度交联的聚丙烯酸酯基球，与市场上以琼脂糖或低交联度聚丙烯酸酯为基球生产的protein a 介质相比具有溶胀系数小、压缩比例低、而且机械性能强。实验证明 unimab在2公斤装柱压力下，其柱床压缩比例只有5%，而无论是ge 生产的以琼脂糖为基球还是tosoh 生产的低交联聚合物为基球的protein a 介质压缩比例往往超过15%。unimab与软胶与压力流速曲线对比 创新之四：表面亲水化改性微球替代亲水性微球 用于抗体或蛋白纯化分离的层析介质必须具有很好的表面亲水性，因此市场上主要的protein a 产品要么是基于亲水多糖类材料，或者是用亲水单体做的基球，这种基球虽然亲水性能好，非特异性吸附低但机械强度差。为了保持基球的机械强度并解决介质亲水性问题，纳微采用先合成高机械强度高交联的聚丙烯酸酯微球，然后通过多步表面亲水化改性，再进行protein a配件偶联。这种方法虽然工艺复杂，但生产的介质既有高机械强度，又有表面亲水性能好，非特异性吸附低等特性。因此unimab在抗体分离过程中，hcp去除效果好, 可以达到软胶protein a 的同等水平。纳微unimab与对照填料的hcp去除效果 创新之五：protein a 配基创新 除了基球之外，protein a 配基也是影响介质性能重要因素，尤其是介质的寿命。ge之所以垄断protein a 亲和层析介质市场，最主要的是ge拥有耐碱性protein a 专利技术，其核心专利技术是通过基因工程改变b domain 不耐碱的3个氨基酸以改善其耐碱性能。纳微通过优化组合不同片段设计出新序列的protein a 配基，不仅耐碱性好，而且具有自主知识产权，并能自主实现大规模生产。纳微独有的耐碱性配基加上具有卓越性能的基球，及优化偶联工艺开发出高性能的protein a 亲和介质。以下是某单抗项目上unimab介质载量随使用次数增加的衰减变化表。每个cycle采用0.1m氢氧化钠cip，接触时间1小时。连续200个cycle 后dbc10%依然在初始值的75%左右，充分体现了纳微proteina介质的良好耐碱性。纳微世界领先的微球精准制造技术，可以对微球的材料组成、粒径大小、粒径均匀性、孔径大小及表面性能达到前所未有的精准控制。纳微利用这一技术平台开发出新一代单分散多孔聚丙烯酸酯为基质的protein a 亲和层析介质克服了传统proteina 软胶的缺点，也为实现下一代连续层析技术产业化提供理想的介质。unimab载量随使用次数增加的衰减变化表 protein a介质创新和生产工艺创新实现抗体生产效率提升 单抗药物的市场竞争越来越激烈，降低抗体生产成本，高效、稳定的产出合格的产品是每个抗体生产厂家追求的目标。亲和层析作为单克隆抗体分离纯化的关键步骤，关系到下游的主要成本及生产效率，产品质量，也是目前下游生产的主要瓶颈。因此纳微通过底层技术创新不仅实现protein a 介质的国产化，而且克服了现有产品的缺陷，必将大幅度提供抗体生产效率，降低抗体生产成本，更重要的是纳微创新性单分散层析介质可以推动下游工艺技术的创新和进步。比如说高机械强度的protein a 介质就使得通过增加柱床提高批处理量成为可能。而高流速下的高载量及耐高压特性为最终实现抗体连续层析工艺打下基础。1.高柱床提高抗体批处理量和生产效率 目前ge 生产的protein a 软胶占据抗体分离纯化的90%市场。由于软胶机械强度差，耐压受限（压力小于3公斤），为了防止柱床塌陷，一般柱床只装到15cm高度，严重限制抗体的生产效率，增加抗体的生产成本。柱床高不仅可以增加抗体的批处理量，提供抗体的生产效率，还可以减少qa及qc等配套人员的工作量，减少纯化系统的数量及设备投资。其实，通过高柱床提高生产效率的方法早在成本更加敏感的胰岛素、白蛋白、多肽等生物药生产上成功实现。但要增加柱床高度，protein a 介质必须具有高机械强度性能，以满足高柱床高流速下产生的压力。纳微开发的新一代单分散protein a 介质是以高交联的单分散聚丙烯酸酯为基质，机械强度高，耐压性能好。因此柱床可以装到40cm以上高度，使得抗体批处理量及生产效率可以提高一倍以上，不仅减少设备投资及厂房的占用面积，而且大幅度降低生产成本。另外实验证明提高柱床还可以提高介质有效载量和利用率，柱床提高一倍，抗体上样量至少增加2.2倍（见表）。高柱床可以解决因为上游发酵规模的扩大及蛋白表达量的增加而带来下游分离纯化生产瓶颈的问题。另外软胶放大往往只能通过等高放大，而纳微生产的高机械强度protein a 可以等保留时间放大。传统软胶基质只能等高放大（上）和纳微protein a介质可等保留时间放大（下）表 unimab对某抗体dbc5%比较unimab在不同柱高下的压力流速曲线2.连续层析提高抗体生产效率 随着细胞培养技术的迅猛发展，蛋白表达量不断增加以及新兴的连续灌流培养技术的发展对下游纯化效率提出越来越高的要求。批次层析越来越难以满足生产的需求，而连续层析由多根串联的层析柱组成，因为第二根柱子可以承接并吸附从第一根层析柱流穿的抗体，因此第一根柱子可以持续上样到更高的蛋白穿透从而显著提高层析柱的使用载量，进而提高介质利用率，降低生产成本。连续层析可以极大提高设备的利用率，缩短生产周期，还可以减少缓冲液的消耗。传统间歇式层析（左）新型连续层析工艺（右）连续流层析分离过程示意图(来源于林东强教授课题组文章)unimab与mabselectsure在批次与连续层析的对比数据(来源于林东强教授课题组文章) 连续层析系统已被认为是下游分离纯化的发展必然趋势，可以大幅度提高抗体下游分离纯化效率，降低生产成本。与批次层析相比，连续层析对设备、软件有更高的要求，而且对介质的要求也不一样。 首先，连续层析由多根串联的层析柱组成。为了保障产品连续生产的质量，对每根柱子的一致性要求高。因此介质填料均匀性就显得更为重要，因为介质越均匀，越容易装柱子，柱效也越高，柱与柱之间的一致性也越好。传统多分散介质由于颗粒有大有小，在装柱过程中大小颗粒的沉降速度不同，使得柱与柱之间差异较大；而且小颗粒容易堵塞筛板，影响流速，大颗粒又会降低柱效，也容易使样品流穿，从而影响分离效率。因此高度粒径均一的单分散层析介质可以克服传统多分散介质在连续生产中存在的问题，单分散介质由于粒径分布均匀可以确保柱与柱的一致性和稳定性。 第二，在连续层析过程中，使用的是串联的小柱子，为了提高生产效率，线性流速要快，这就对层析介质机械强度要求更高，以满足高流速下产生的高压力。目前市场上主流的介质是软胶，耐压性差，只能低流速操作。纳微新型单分散层析介质由于是高度交联的介质，因此机械强度高，可满足高流速的需求。第三，层析介质的实际有效载量与纯化效率也有直接的关系，实际有效载量是指介质在实际生产条件尤其是流动相速度下的载量。实际有效载量越高，样品上样量可以越大。但线性流速越快，柱保留时间越短，则实际有效载量越低。软胶虽然在低流速下有较高载量，但在高流速下，载量迅速下降。单分散聚合物层析介质是大孔结构的微球，通透性好，蛋白在微球内的传递速度快，因此在高流速下能保持较高的载量。因此粒径均一（单分散），高机械强度，高流速下保持高载量的介质是连续层析生产的理想的介质。连续层析技术是实现连续生产的关键技术。连续生产制药技术是一种新兴技术，虽然还面临着许多监管的问题和技术的挑战，但连续生产的优越性却显而易见，也是生物制药工艺发展的趋势之一。 随着多个重磅原研生物药的专利到期，为了满足临床市场的需求和降低原研生物药的昂贵医疗费用，越来越多的制药企业进入生物类似药的开发领域，这进一步加剧了生物类似药的竞争，企业成本压力日益凸显。抗体的主要成本在于下游的分离纯化，而protein a 亲和层析成本占据整个层析分离纯化的80%以上，也是下游分离纯化的瓶颈，因此，实现protein a亲和层析介质国产化，并通过底层技术创新改善protein a 机械强度，传质速度及耐碱性能，开发出新一代单分散protein a亲和层析介质，使其可以在高流速下纯化抗体以提高生产效率，降低成本生产。另外机械强度高及传质快的protein a 介质又有利于创新连续层析及高柱床的工艺实施，进一步提高抗体的生产效率和降低抗体生产成本，也为中国生物制药发展实现后发优势提供支撑。

抗体是免疫系统中一类重要的蛋白质，它们通过特异性方式来结合抗原。这一特性使之在诊断、治疗、基础研究等方面具有巨大的价值。抗体由四条多肽链构成，两条重链和两条轻链，通过二硫键连接而成。它们通常被糖基化，其中羧基端区域高度保守，而氨基端区域在氨基酸序列上可变，从而产生抗体的特异性和多样性。 在一系列的酶切和化学处理下，抗体分子被裂解为各种片段，通过HPLC分离，结合电泳和质谱等手段，抗体的结构可被了解和鉴定。近日，赛分科技的科学家通过体积排阻色谱、离子交换色谱和反相色谱等多种技术实现抗体异构体、各种抗体碎片的高效分离，可对抗体结构进行可靠的鉴定和验证。此外，为抗体药物的质量控制也提供了有效的监控手段。一、结构研究体积排阻色谱法（Zenix&trade SEC） 抗体片段重链和轻链的分离抗体片段Fc和Fab的分离离子交换色谱法（Antibodix&trade WCX） 抗体片段Fc和Fab的离子交换色谱法分离反相色谱法（Bio-C8） Column: Bio-C8 4.6 x 100 (3 &mu m, 300 Å , 4.6 x 100 mm) Mobile Phase A: 0.11% TFA in water Mobile Phase B: 0.09% TFA in ACN Flow: 0.5 mL/min Temperature: 75 oC Detection: UV 280 nm抗体片段重链和轻链的反相色谱法分离二、抗体异构体分析 Column: Antibodix&trade WCX NP5 4.6 x 250 mm Mobile phases: A: 20 mM sodium acetate, pH 5.15, B: A + 1 M LiCl Flow rate: 0.8 mL/min Detection: UV 280 nm.单克隆抗体的稳定性分析 更多信息请参考：http://www.sepax-tech.com.cn/training/Antibody Solution Kit.pdf关于赛分科技 赛分科技有限公司（Sepax Technologies, Inc）总部位于美国特拉华州高新技术开发区，致力于开发和生产药物与生物大分子分离和纯化领域的技术和产品。赛分科技是集研发、生产和全球销售为一体的实业型企业。公司主要产品为液相色谱柱及耗材、固相萃取柱（SPE）及耗材、液相色谱填料以及分离纯化仪器设备。在液相色谱领域里，赛分科技已开发出了100多种不同型号的液相色谱材料，涵盖了反相、正相、超临界（SFC）、手性（Chiral）、离子交换、体积排阻、亲和、HILIC等各种类别，为世界范围内液相色谱产品最为完善的企业之一。 赛分科技的创新技术使之生产出具有最高分辨率及最高效的生物分离产品，包括体积排阻、离子交换、抗体分离、和糖类化合物分离色谱填料和色谱柱，可广泛地应用于单克隆抗体、各种蛋白、DNA、RNA、多肽、多糖和疫苗等生物样品的分析、分离和纯化。赛分科技先进的技术和完善的产品线已使赛分成为全球生物分离的领航者。 公司网站：www.sepax-tech.com.cn www.sepax-tech.com

2013年6月21-22日 广州　　2012年全球销售额前10名的药物中，抗体药物占据“半壁江山”，且市场增速势头不减 在中国，乐观估计，到2015年，抗体药物市场规模将达到325亿-650亿元。对抗体药物生产企业而言，机遇和挑战并重。　　易贸医药第三届抗体药物高峰会，在两届成功召开的基础上，将于2013年6月21-22日在广州举行。在议题上，本届会议更为专注的讨论抗体治疗药物产业化。从市场概况、前期研发、药物开发、临床试验、生产工艺出发，通过总、分会场的形式，更为细致、深入的探讨抗体治疗药物在发展过程中面临的挑战。　　战略合作伙伴：　　华南新药创制中心　　广东华南新药创制中心(以下简称中心)是在广东省政府主导下，由广东省科技厅等多家政府机构及部分骨干医药企业共同出资，于2008年10月成立的科技类民办非企业机构，坐落于广州科学城。理事单位包括：广东省科学技术厅、广东省财政厅、广东省发展和改革委员会、广东省卫生厅、广东省食品药品监督管理局、广州市科技和信息化局、广州开发区、广州中大控股有限公司、广州华银医药科技有限公司、广州白云山制药股份有限公司、广州药业股份有限公司等　　主会场　　抗体药物产业发展趋势及项目合作　　分会场一　　抗体药物临床前与临床研究　　分会场二　　抗体药物的产业化流程　　2013年抗体药物高峰会发言嘉宾：　　郭亚军教授　　中国人民解放军总医院肿瘤中心主任，第二军医大学肿瘤研究所所长，抗体药物国家工程研究中心和抗体药物国家重点实验室主任　　倪健教授　　苏州工业园区晨健抗体组药物开发有限公司董事长兼首席科学家，卫生部抗体技术重点实验室学术委员会副主任，被中央六部委(中央组织部、中央宣传部、中央统战部、人事部、教育部、科技部)评为全国留学人员先进个人及留学回国人员成就奖(国家主席胡锦涛等亲切会见)曾任二届美国华人生物医药科技协会会长(2001-2003年)，上海市优秀留学回国人才，上海市优秀学科带头人，上海市科学预见专家， 2005年享受国务院政府特殊津贴人员。　　周新华博士　　嘉和生物药业有限公司首席执行官。国际公认的著名生物制药，特别是单克隆抗体药物专家，是生物医药领域新技术创新的领军人物，是膜层析技术应用于生物医药大规模生产的先驱，单克隆抗体药物工艺病毒验证专家，曾任全球最大生物制药公司Amgen工艺开发总监，首席科学家，现担任北京大学客座教授。他是具有十多年会龄美国制药科学家学会资深会员，目前也是美国化学学会会员和美国华人生物医药协会终身会员。　　Dr. Dorothee Ambrosius　　Head Global Process Science at Boehringer-Ingelheim。Dr Ambrosius has a broad expertise in biochemistry/protein chemistry and over 15 years of experience in identification and development of novel biopharmaceutical proteins (antibodies and proteins factors) from different sources. She completed her PhD in biology at the RWTH in Aachen and joint Boehringer-Mannheim, biotechnology Research Center in 1989. She held several research management positions at Boehringer-Mannheim and Roche in the area of recombinant protein production.　　关于主办方　　易贸医药，作为易贸商务旗下独立业务，自2008年开始紧密跟踪，秉承易贸十多年来对于各个行业深入研究，并保持与业内人士紧密联系的优良传统，以专业第三方的角度，定期举办围绕市场热点的行业高端峰会，打造品牌峰会、市场调研、公关路演、商务合作等一系列活动。我们致力于增进国际与国内同行的了解，促进科研与生产企业的沟通，提升政府和产业企业的交流，借助会议的平台，在政府、企业和园区之间建一个信息共享的桥梁。　　官方网址：http://antibody.cbichina.com

安捷伦公司参与并支持&ldquo 全球抗体聚焦峰会2011&rdquo 根据国家&ldquo 十二五&rdquo 规划，战略性新兴产业将成为先导性、支柱性产业，在政策支持的推动下，2010-2011 年生物医药产业整体保持快速发展趋势。&ldquo 十二五&rdquo 期间，生物产业将成长为我国经济的快速增长点。 2011年11月17-18日，全球抗体聚焦峰会在上海浦东世纪皇冠假日酒店成功召开。本次全球抗体聚焦峰会广泛吸引到近150位来自全球的相关政府监管部门、行业协会，科研机构，大学院校等世界级抗体从业专家领袖，工业和信息化部规划司处长姚珺博士、抗体药物国家工程研究中心主任郭亚军教授等专家进行了精彩大会发言。峰会就单克隆抗体治疗，生物改良药与生物仿制药，相关政策解读，抗体工程，临床前和临床阶段的发展，蛋白工艺等当前最热门话题进行探讨，为推动全球尤其是中国抗体产业快速发展提供最佳方案。 作为生物医药行业领先的解决方案供应商与合作伙伴，安捷伦公司密切关注并紧密结合市场发展趋势、行业动态及用户需求，为生物制药行业应用提供全方位的解决方案。我们关注与蛋白质的聚集和裂解相关的问题，我们为宿主细胞的DNA、病毒、溶出物、萃取物、细胞培养基组分提供完整的解决方案，以及确保结果最高可靠性的高纯试剂和化学品。 应用领域举例：生理化学性质表征完整新生物成分（NBE）分析糖基化与磷酸化蛋白分析氨基酸分析肽谱分析产物相关的杂质分析工艺流程相关的污染物检测蛋白和抗体的质量保证/质量控制稳定性和剂型测试蛋白治疗药物的生产工艺优化等安捷伦全面解决方案平台举例： &bull 液相色谱系统&bull 液质联用系统&bull 毛细管电泳仪&bull 离子分析技术（毛细管电泳和液相色谱）&bull 等电聚焦技术&bull 蒸发光散射技术&bull 气相色谱系统&bull 气质联用系统&bull QPCR分析仪&bull 蛋白质标准品和蛋白质样品前处理试剂包&bull 芯片实验室单克隆抗体-糖链芯片技术高通量自动化解决方案其他生物医药相关技术、设备、耗材等 11月17日第一天大会报告中，安捷伦公司液质联用资深应用工程师冉小蓉博士进行了题为&ldquo 抗体表征最新技术策略及应用介绍&rdquo 的精彩报告，同与会专家分享并讨论了安捷伦公司有关抗体表征及生物鉴定领域的最新进展。单克隆抗体药物正成为生物医药领域研究的热点，在抗体的表达合成及纯化过程中，对抗体的质量控制是十分重要的环节。安捷伦公司基于超高解析度的QTOF/TOF技术与1290 UHPLC及nano LC+ HPLC-Chip系统联用，并配合BioConfirm软件，可以提供单克隆抗体质控分析高通量、全流程的解决方案：从完整蛋白分子量的测定，到肽指纹谱与翻译后修饰分析，及到糖基的快速鉴定。整套方案相对于传统抗体分析方法更准确、快速、可靠。尤其是安捷伦独特的糖芯片在线糖酶切及富集分离技术，可以在短短10-30分钟内完成糖基的鉴定，比现有离线糖基分析方法的速度提高几十倍甚至上百倍之多。报告中创新的技术亮点及应用优势引发与会专家的广泛兴趣与好评。关于安捷伦科技 安捷伦科技（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，是化学分析、生命科学、电子和通讯领域的技术领导者。公司的 18700 名员工为 100 多个国家的客户提供服务。在 2011 财政年度，安捷伦的业务净收入为66亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com.cn。

从武汉大学了解到，近日，武汉大学病毒学国家重点实验室与湖北省疾病预防控制中心合作，在新型冠状病毒康复者体内中和抗体的持久性和交叉保护活性研究中取得了新进展，提出及时更新疫苗的S蛋白氨基酸序列、合理安排加强免疫的时间或是更经济可行、更科学的免疫策略，并为发展广谱新冠疫苗和抗体提供了理论依据。 据介绍，研究者收集了武汉市感染新冠病毒患者康复一年后的血清样品248份，进行了一系列的研究。研究发现，武汉市的大多数新冠康复者（包括无症状感染者和老年患者）在感染一年后体内针对SARS-CoV-2的中和抗体滴度仍处于较高水平，而中和活性与康复者的年龄、发病的严重程度、性别等的相关性并不显著。 研究还发现，大部分康复者血清中的中和抗体能有效的中和新冠病毒的野生株和英国株（B.1.1.7），而对巴西株(P.1)、立陶宛株(B.1.620)、尼日利亚株（B.1.525）、印度株(B.1.617.2)和南非株(B.1.351)的中和效果显著下降。其中，南非株在这些突变株中免疫逃逸最为显著。少数个体的血清对以上突变株都具有较强的中和作用，说明这些康复者体内存在高效的广谱中和抗体。 科研人员表示，这一结果提示可能存在广谱的SARS-CoV-2中和表位，为开发广谱中和抗体和广谱新冠疫苗带来了希望。 受体结合域（RBD）是病毒介导入侵的关键区域，研究人员测试了RBD区域内的四个关键突变位点。N501Y是英国株RBD中的唯一突变，研究人员发现这一突变未引起显著的免疫逃逸，这与英国株较弱的免疫逃逸现象相吻合。L452R/E484Q突变表现出最强的免疫逃逸，其次是E484K、K417N和L452R，说明关键的RBD突变在突变株的免疫逃逸中具有重要影响。 综上，该研究提供了可靠的证据，证明了在武汉地区大多数康复者体内的新冠病毒特异性中和抗体至少可以持续一年，且能够有效中和野生株和英国株，但是对部分突变株，尤其是南非株和印度株，其抗体中和能力出现了较大的下降。 根据研究结果，科研人员进一步提出，及时更新疫苗的S蛋白氨基酸序列、合理安排加强免疫的时间或是更经济可行、更科学的免疫策略。同时，少数康复者血清存在广谱中和活性，表明可能存在针对SARS-CoV-2的广谱中和表位，为发展广谱新冠疫苗和抗体提供了理论依据。 该研究成果近日发表在《创新》上。该研究工作得到了武汉大学新冠科技攻关专项基金、北京泰康溢彩公益基金会、国家自然科学基金新冠病毒专项等资助。

7月7日，记者从广东工业大学获悉，该校生物医药学院教授赵肃清团队与美国加州大学戴维斯分校合作，首次制备出高亲和力的可溶性环氧化物水解酶抑制剂（EC5026和TPPU）纳米抗体，并用于开发灵敏的间接竞争性免疫分析传感器。相关研究论文发表于《药物分析学报》（Journal of Pharmaceutical Analysis）。该论文第一作者为杨慧怡，通讯作者为赵肃清和Bruce D. Hammock。　　该研究以可溶性环氧化物水解酶抑制剂（EC5026和TPPU）为分析物，报道了一种基于纳米抗体的酶联免疫分析传感器的构建与应用，该传感器能够实现灵敏地、准确地对抑制剂给药后临床人体样品中抑制剂含量的监测。可溶性环氧化物水解酶抑制剂在各种动物模型中都是有效的神经性疼痛镇痛药，其中EC5026已成功通过美国FDA人体1a期试验，TPPU因其优异的药代动力学特征、靶效和体内生物活性被广泛应用于研究。　　该研究首次制备了高亲和力的EC5026和TPPU纳米抗体，并用于开发灵敏的间接竞争性免疫分析传感器。该传感器具备较高的精密度和准确度。研究表明，纳米抗体为小分子药物的临床开发和治疗过程中的监测提供了质谱法的替代和补充分析工具。

p　　摘 要：随着抗体药物上游大规模高效培养技术的飞速发展，抗体蛋白的表达浓度有了大幅度的提高，这给下游纯化工艺带来了巨大的压力。为了突破下游技术瓶颈，整个世界生物制药产业都加大了对下游技术的革新力度，近年来也取得了丰硕的成果。本文就抗体药物的纯化策略、最新技术进展以及技术应用等方面做一个调研，以期能对本部门的相关研究工作有所助益。/pp　　关键词：抗体 下游工艺 纯化 技术进展/pp　　自1997年来，全球抗体药物市场经历了一个快速发展的阶段，总销售额从1997年的3.1亿美元增长到2008年的400亿美元，复合增长率高达55%，而且增长势头还在持续 [1]。国际上通常把年销售额超过10 亿美元的品牌药称为“重磅炸弹”药物，很大一部分抗体药物都已迈入“重磅炸弹”行列。在2008年全球15大药品中，抗体药物占据了1/3，且排名仍在上升，这意味着几乎每种单抗药物的成功开发都代表着巨大的市场前景[2]。受益于此，全球主要的生物制药公司都获利颇丰，可见抗体药物具有巨大的经济价值和社会价值。/pp　　抗体药物生产技术门槛高，需要掌握抗体筛选、抗体重组、高表达细胞株构建和大规模悬浮培养等核心技术，其下游关键技术是长期以来的薄弱之处。哺乳动物细胞表达系统具有活性高、稳定性好等优点，已成为抗体等生物制品最重要的系统之一，为抗体药物的产业化提供可能。目前，国际上该项技术发展较快，已趋成熟，以默克公司为代表的流加培养生产规模达10000L以上，以贝尔公司为代表的灌流培养生产规模达200L以上，蛋白表达浓度为1-10g/L。我国在该技术领域起步较晚，基础较差，但近年来经过努力，已经实现了该项技术的突破，流加培养规模达500L以上，灌流培养规模达100L以上，蛋白表达浓度为0.2-2g/L[2]。/pp　　随着动物细胞表达抗体产品大规模高效培养技术的快速发展，下游纯化工艺越来越成为抗体药物生产中主要的技术瓶颈[3]。因此，如何提高下游工艺的生产效率就成为了抗体药物研发必须解决的问题。本文就国际上高表达抗体蛋白下游工艺的研究进展做一个调研，使本人及同事们能了解国际上的研究成果和发展趋势，以期能对本部门的相关研究工作有所助益。/pp　　1. 抗体药物纯化策略/pp　　每个单抗的等电点、电荷密度、疏水性、糖基化程度等生化性质各不相同。选择单抗的纯化方法，既要了解它们的共性，又要了解它们的个性，从而制定相应的纯化策略(表1)。/pp　　1.1 抗体药物下游工艺一般策略/pp　　CHO和NSO等哺乳动物细胞表达系统主要用来生产治疗性单抗，临床剂量大(数十至几百毫克/dose)，批产量达公斤级，纯度要求极高。层析技术是抗体分离纯化的核心技术，一般采用经典的三步纯化策略：粗纯-中间纯化-精细纯化。粗纯的主要目的是捕获、浓缩和稳定样品，约80%的下游工艺用Protein A亲和层析进行快速捕获，一步即可达到95%以上的纯度。治疗用抗体一般使用动物细胞大规模高密度无血清悬浮培养进行生产，不仅对终产品的单体含量有严格的规定，还必须去除各种潜在的杂质以满足药品安全的要求，因此在粗纯之后还需要进行中间纯化和精细纯化，去除宿主细胞蛋白(HCP)、宿主DNA、抗体聚集体和变体等，常用的层析技术有离子交换、凝胶过滤、疏水层析等[4]。/pp　　2003 年初，中国SFDA下属的中国药品与生物制品检定所(NICPBP)公布了《人用单克隆抗体质量控制技术指导原则》[5]。生产者除须保证最终抗体产品纯度，还需要验证所用的纯化方法能有效对潜在的污染物，如HCP、免疫球蛋白、宿主DNA、用于生产腹水抗体的刺激物、内毒素、培养液成分、层析凝胶析出成分(脱落的Protein A配基)进行去除 并能有效的去除/灭活病毒。也就是说，在设计下游工艺时，需多角度综合考虑抗体本身的性质、抗体的来源、发酵培养技术、发酵液蛋白浓度、宿主杂质、抗体批间的差异、潜在污染及病毒灭活等问题。此外，治疗用抗体在生产和纯化过程中还会由于糖基化程度不同、蛋白酶作用、以及脱氨基和脱酰胺等反应而产生带电性质不同的多种抗体变体 另外，抗体氧化、聚集和片段化也是常见的降解途径[4]。针对这些变体，一方面，在表达和纯化过程中选择参数(如pH、盐浓度等)时要充分考虑到目标抗体的稳定性 另一方面，应控制细胞培养的条件(DO、渗透压等)，同时加快下游分离纯化的速度，最大程度上避免抗体在纯化过程中产生变体，从而保证终产品的均一性和高的比活，也有利于控制终产品的内毒素水平。/pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px "　　表1 单抗特性及纯化策略/span/pp style="text-align: center "img title="11111.png" style="float: none " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/e2693d21-e711-4b42-bb9c-53b5b7848f82.jpg"//pp style="text-align: center "img title="2222.png" style="float: none " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/5035b8d3-81f1-4e6b-96d7-3e12b347a344.jpg"//pp　　1.2 新型的两步层析技术与纯化工艺整合/pp　　近年来，GE Healthcare公司开发出了新型的亲和捕获介质Mabselect SuRe和混合作用模式的强阴离子交换介质Capto adhere(这两种介质的主要特点将在下文详细介绍)。凭借着MabSelect SuRe的卓越性能以及Capto adhere的复合多除杂功能，使得抗体纯化工艺由经典的三步层析转变为两步层析得以实现。这种新型的两步层析技术的工艺流程是：在细胞培养表达以后，采用0.2-0.45μm的中空纤维膜技术进行澄清，然后用MabSelect SuRe捕获，酸性条件洗脱后直接pH 4.0 病毒灭活，澄清过滤后穿透方式上Capto adhere，这一步离子交换之前或之后会有一步20nm纳滤去病毒，最后50K膜超滤浓缩和洗滤进行缓冲液置换。整个工艺如图1,这一工艺平台已经尝试过多个不同的抗体并取得成功(表2),同时很多实验表明这一工艺平台适合多数抗体的生产。有些抗体如果通过优化结果不甚满意, 通过增加一步Capto Q也基本上可以达到要求或是采用Capto S-Capto Q(这两种介质的主要特点将在下文详细介绍)的工艺步骤[4]。/pp style="text-align: center "　img width="450" height="374" title="1.jpg" style="width: 435px height: 258px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/401b7d6a-ad5b-4c9a-9eee-2376ebef51fa.jpg"//pp style="text-align: center "　span style="font-size: 14px "图1　抗体生产两步层析法主导的抗体纯化最新工艺[6]/span/pp　　Mabselect SuRe可以达到99%以上的抗体纯度，亲和洗脱峰使用Capto adhere的流穿模式进行精纯：使抗体分子流穿而聚合体、HCP、脱落的Protein A配基等杂质结合在柱上加以去除。这样仅用两步层析就可以得到符合药用级质量要求的高纯度抗体产品，大大缩短了工艺时间，提高了生产效率，同时增加了收率，降低了生产成本。/pp style="text-align: center "img width="599" height="164" title="2.jpg" style="width: 580px height: 159px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/ce7191a4-3940-4315-8122-856bbbadbc24.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="font-size: 14px "表2 两步法用于多种抗体的纯化结果(括号内数值为纯化前)[4]/span/pp　　2. 抗体药物下游技术最新研究进展/pp　　2.1 样品澄清/pp　　2.1.1 中空纤维膜过滤技术/pp　　中空纤维膜是近年来发展起来的新型切向流膜分离技术,与盒式膜包相比,中空纤维膜可以直接处理高固含量和高黏度的粗料液,具有容尘量高、速度快、剪切力小、成本低等优点。目前,中空纤维微滤膜已经广泛用于生物制药的各个领域[7]。/pp　　对于动物细胞培养液,可以将高密度的培养液直接用中空纤维微滤膜(0.22或0.45μm)进行澄清,而无需事先经过离心和预过滤,步骤少,速度快,收率高,成本低。和离心机比较,具有极高的澄清度,因此中空纤维澄清后的细胞培养液可直接Protein A亲和层析进行纯化。/pp　　中空纤维膜澄清细胞培养液的优势有：(1)步骤少,速度快,收率更高(通过有效的洗滤可使样品收率稳定而且高于离心机)，同时最大程度上避免抗体降解而影响产品均一性。(2)成本低：不仅省去了连续流高速离心机昂贵的前期投资和运转的日常维护成本，还节省了离心后死端过滤的成本。中空纤维膜物理化学性质稳定，可以通过清洗而反复使用，成本低廉。(3)有利于内毒素控制：中空纤维膜稳定的化学性质可以耐受1M NaOH 40-50℃和氧化剂NaClO的清洗，从而有效去除内毒素 封闭的系统，也更有利于生产过程中内毒素的控制。此外，大部分中空纤维滤柱还可以进行高压灭菌。(4)低剪切力：中空纤维采用低剪切力的开放式流道，不仅可以处理含有高固含量的料液，还避免了蛋白质活性分子在高剪切力下的聚集变性，有利于抗体的稳定。(5)工艺耐用性强：相比死端过滤，中空纤维澄清具有很好的操作灵活性和耐用性，可以通过调整操作参数(流速、TMP)处理不同性质的细胞培养液。(6)易于线性放大：通过维持切向流速、TMP 等参数恒定，方便地进行线性放大，生产规模的处理量可达几千升料液，目前国内销售最大的中空纤维膜过滤系统已达400m2且生产稳定[8]。/pp　　2.1.2 深层过滤介质/pp　　深层过滤采用两种机制去除颗粒。首先是拦截，颗粒由于自身的物理尺寸在过滤器内被截留。它们可能被困在过滤器表面，因此根本没有进入基质，或在通过深层过滤基质的曲径时被俘获(筛选)。颗粒拦截伴随过滤器压差增高，因为它的基质被不断累积的颗粒堵塞。第二种机制是吸附，比过滤器拦截精度更小的颗粒能够从流体中被吸附去除。这种机制是通过深层过滤基质上的净电荷实现的[26]。/pp　　目前应用比较广泛的双层膜深层过滤介质有Millipore公司的Millistak+HC、Sartorius公司的Sartobran-P、Pall公司的Supradisc HP等。Millistak+HC深层过滤介质由纤维素和无机助滤剂(聚丙稀粘合的硅藻土)组成，包裹在聚丙烯外壳内 它由两层全厚度深层滤板(上游一层粗过滤和下游一层精细过滤)组成，附带一层RW01纤维素膜终过滤。Sartobran-P深层过滤介质由醋酸纤维素滤膜、聚丙烯外壳和支撑层组成，加强型的滤膜有良好的机械强度，有利于在反复的过滤和灭菌过程中保持完好无损 采用了折叠膜，在体积小巧的同时还保证了超大的过滤面积。Supradisc HP深层过滤介质由纤维素、硅藻土、带正电荷树脂和聚丙烯组成 也由两层全厚度深层滤板(上游一层粗过滤和下游一层精细过滤)组成。/pp　　2.2最新抗体捕获技术/pp　　2.2.1 MabSelect介质/pp　　MabSelect是第一个使用高流速琼脂糖凝胶作为骨架的新型Protein A层析介质，专为大规模抗体纯化而设计，适合快速高效的进行抗体生产和放大，已经成为单抗纯化和放大的标准介质。/pp　　MabSelect的特点有：(1)更高的流速和动态载量：Protein A经基因工程改造，C端含一个半胱氨酸，形成一个定向的硫酯键，同时增加了对IgG的有效结合。Protein A和凝胶偶联时采用了全新的单点偶联工艺，降低了空间位阻，因此可以在使用更高流速的条件下增加动态载量：在线形流速为500cm/hr和柱床高度为20cm(停留时间2.4min)的条件下，每毫升MabSelect的动态载量可以达到 30mg IgG。(2)更低的非特异性吸附，抗体纯度更高：Mabselect介质高度亲水性的琼脂糖骨架最大程度上降低了非特异性吸附，使得洗脱峰中杂蛋白和DNA更少，有利于后期抗体的精细纯化。著名的抗体生产商IDEC公司以及R.Hahn的研究显示，Mabselect对CHO细胞HCP的吸附比其它Protein A介质低7倍[9-10]。R.L.Fahrner等的研究显示，Mabselect所得抗体的DNA残留量比其它Protein A介质低30%[11]。(3)更低的Protein A脱落：MabSelect由于通过新型环氧共价交联技术，Protein A的脱落比其它同类介质低，这不仅有利于抗体纯化，还延长了介质的使用寿命，降低了生产成本。(4)更易于工艺的线性放大：通过实验室条件的优化，MabSelect 可以在保持线性流速和上样比例等参数不变的条件下，通过增加柱直径进行线性放大。(5)MabSelect 易于清洗与除菌，寿命更长、更经济：在长期连续的生产中，有效的在位清洗(CIP)有助于延长介质使用寿命，但一般的Protein A介质往往不能耐受NaOH，只能使用高浓度的尿素或盐酸胍进行清洗，效果远不如NaOH且成本非常高。而MabSelect的CIP和除菌程序简单，用很常规、经济的试剂如50mM NaOH+1M NaCl或50mM NaOH+0.5M Na2SO4就可以有效去除沉淀和变性物质 用非离子去污剂或酒精可以去除通过疏水作用结合的物质 用0.1M醋酸和20%酒精可以在位灭菌(SIP)。经测试，Mabselect配合CIP(50mMNaOH+1M NaCl)纯化三百次后，抗体产品纯度与收率不变[12]。/pp　　2.2.2 MabSelect Xtra介质/pp　　Mabselect Xtra介质是在Mabselect介质的基础上优化而来，是目前市场上所有的商品化Protein A介质中载量最高的亲和层析介质之一。它除了具有MabSelect介质的全部特点外，还具有载量最高和非特异性吸附更低的特点。/pp　　Mabselect Xtra介质使用孔径更大的多孔高流速琼脂糖作为骨架，同时减小介质粒径。这样不仅增加了比表面积和配基密度，还降低了传质阻力，从而有效的增加了动态载量。其动态载量超过41mg/ml，在工艺生产过程中可以有效减少层析柱的体积，从而降低生产成本。R.Hahn的研究显示，Mabselect Xtra对CHO细胞HCP的吸附比其它Protein A介质更是低了近10倍[13]。/pp　　2.2.3 MabSelect SuRe介质/pp　　MabSelect SuRe介质也是在Mabselect介质的基础上优化而来，是目前市场上唯一耐强碱的Protein A亲和层析介质，寿命最长，稳定性最好[10]。它除了具有MabSelect介质的全部特点外，还具有以下特点：(1)可以耐受0.1-0.5M NaOH：MabSelectSuRe具有不同于其它Protein A介质的同型四聚体配基-SuRe配基，即使在强碱条件下也不易变性或脱落，可以用高达0.5M NaOH进行CIP和SIP，能有效去除沉淀和变性物质，大大降低了抗体产品被内毒素污染和批间交叉污染的风险，有利于延长介质使用寿命，同时还大大降低了CIP和SIP的成本。(2)更温和的洗脱，避免抗体聚集，提高收率：同型四聚体配基避免了不同配基与抗体Fc段亲和性的差异，也消除了某些域对Fab段的亲和作用，使得洗脱条件更加均一而温和。Mabselect SuRe介质可以用更高的pH进行洗脱，有效避免了抗体在低pH下的聚集，产品纯度和均一性更高，浊度也更低[14]。(3)不同抗体洗脱所需pH差异小：由于消除了对抗体Fab段的亲和作用，使得同一种属亚型的不同抗体分子洗脱所需的条件更接近，有利于平台技术的建立，进一步降低了不同的抗体分离纯化工艺的研发成本。(4)SuRe 配基稳定性更好：SuRe配基对碱和蛋白酶更稳定，纯化过程中脱落更少( 10ppm)，有利于后期脱落配基的进一步去除。/pp　　2.2.4 ProSep-vA Ultra介质/pp　　ProSep-vA Ultra介质是将自然界非动物性来源的Protein A交联于700Å 的多孔性玻璃珠骨架上，是刚性和不可压缩的介质。ProSep-vA Ultra介质具有如下特点：低反压性 不收缩、不溶胀 高动态载量 极低的Protein A脱落 高重复使用性，标准化的清洗和除菌操作[27]。/pp　　2.2.5 ProSep Ultra Plus介质/pp　　ProSep Ultra Plus介质是在ProSep-vA Ultra介质基础上优化而来，也是目前市场上所有的商品化Protein A介质中载量最高的亲和层析介质之一。它除了具有ProSep-vA Ultra介质的全部特点外，还具有载量最高、纯化效率更高、工艺更易于放大、成本更低等特点[28]。/pp　　2.2.6 MEP Hypercel介质/pp　　MEP Hypercel复合作用模式介质是一种灵活的层析介质设计，也称之为疏水电荷诱导层析(HCIC)，用于捕获和纯化从实验室到生产规模的抗体和各种重组蛋白。MEP Hypercel介质由一个独特的连接4-巯基乙基吡啶(4-MEP)的刚性纤维素骨架组成。纤维素骨架赋予高孔隙率、化学稳定性和低非特异性吸附。平均直径80-100μm，在低反压下有优良的流速特性。MEP Hypercel介质在大规模使用时具有显著优势，基于它的配基结构，可选择性地捕获免疫球蛋白。组合其它传统的方法如离子交换、疏水作用，甚至用在Protein A之后从不同的料液中直接捕获或中度纯化抗体，以增强对宿主DNA、HCP和聚合体的清除。MEP Hypercel介质有助于建立一个简化的工艺流程，节省操作步骤(例如洗滤、超滤等) 预计有更长的使用寿命，因为它可以耐受苛刻的CIP方法(0.5-1M NaOH，30-60分钟接触时间)，而所有因素都有利于降低成本[29]。/pp　　2.3最新精细纯化技术/pp　　2.3.1 CaptoFamily系列介质/pp　　新型的Capto S，Q系列介质是以高流速琼脂糖为骨架，同时交联了非常“柔软”的葡聚糖链，这样不仅增加了比表面积，同时降低了传质阻力和空间位阻，使得介质在高流速下的动态载量大大增加，有利于提高生产效率，降低成本。/pp　　Capto S，Q系列介质可以装填在直径60cm的工业层析柱中使用高达500cm/h 的流速进行纯化(柱高30cm)。这样不仅有利于工艺放大后大规模层析柱的填装，还大大提高了生产效率，每步层析更短的操作时间也有效避免了抗体分子在分离纯化过程中产生各种变体和聚合体，使得收率更好，终产品的活性更高、性质更均一。/pp　　2.3.2 Captoadhere介质/pp　　为了进一步减少抗体分离纯化步骤，提高特定杂质的去除效率，以满足日益增长的治疗用抗体的生产需要，2007 年初，GE Healthcare公司推出了新型复合作用模式的强阴离子交换介质：Capto adhere介质。Capto adher介质专为治疗用抗体的分离纯化而设计，其配基综合了阴离子交换、氢键和疏水等多种复杂的作用方式，因此对于抗体的聚合体具有非常独特而高效的去除能力。此外，通过有效的实验设计(DoE)，流穿模式的Capto adher介质还可以同时有效去除脱落的Protein A配基、HCP、宿主DNA、内毒素和潜在的病毒，并使得结合MabSelect SuRe的抗体两步层析纯化工艺成为现实(表3)。Capto adhere还具有很强的病毒去除能力，如MVM病毒的去除能力可达5.9个Log。目前，新型的两步法抗体层析纯化工艺已经被国内外诸多知名药企广泛用于多种抗体的分离纯化，各项指标均符合治疗用抗体的要求。Capto adher层析还可以和阴离子交换(Capto Q)和疏水层析等结合使用，以达到更高的质量要求[15]。/pp style="text-align: center "　　img title="3.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/4aa1c980-c9be-44e9-82b5-899ba9f7eec9.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px "表3 两步层析纯化工艺对污染物的去除效果[15]/span/pp　　2.3.3膜层析技术/pp　　PALL Life Science公司自10余年前颠覆性地开发出独一无二的层析产品-Mustang膜层析系列产品后，经过不断地技术改造，于近年推出全新Mustang Q XT家族，扩展了膜层析工艺放大产品线。膜层析技术，相对于传统的柱层析，无需层析填料和层析柱等复杂构件，直接通过膜式过滤器，经过简单的过滤环节即可达到纯化目的。Mustang Q以16层超级打褶的聚醚砜过滤膜作为基架，上面偶联了季胺基等功能基团，可以使生物分子流经的时候与功能位点迅速结合，具有高流速和高动态载量等优点。/pp　　Sartorius Stedim公司也开发出了一整套膜层析技术，包括Sartobind S,Q,C和D离子交换、Sartobind IDA(亚氨基二乙酸)金属螯合、Sartobind醛、Sartobind环氧基和Sartobind Protein A(重组)等膜层析系列产品。Sartobind在很多蛋白和病毒纯化应用中可以取代传统耗时、繁琐的层析步骤。膜吸附器的快速纯化特点使蛋白分离可以在高流速下获得高收率，较传统柱层析流速最高能提高100倍，达到20-40 CV/min。传统颗粒胶95%以上的结合位点集中在颗粒胶内部。Sartobind膜层析的结合位点是均一地交联到交叉偶联的增强纤维素骨架内0.5-1μm厚的薄层上。大孔结构和快速吸附结合特性使膜吸附器可以忽略扩散时间因素。同时多微孔膜结构不存在传统颗粒胶的孔内扩散问题。在对流情况下，流动相的分子运动只由泵压力决定。因此，膜吸附器具有操作周期极短、流速和处理能力极高的特点[30]。/pp　　与离子交换柱层析相比，离子交换膜层析技术已经被证明利用高动态结合能力吸附大量的生物分子，如病毒、HCP和宿主DNA。最近，阴离子交换膜层析技术已经被作为柱层析技术的替代技术用于Protein A亲和捕获后的mAb中微量污染物的去除[16]。/pp　　2.4终产品的浓缩洗滤/pp　　多维纯化得到的洗脱峰可以用Kvick Lab/Process盒式膜包进行快速浓缩和缓冲液置换。Kvick盒式膜包的优点有：(1)无热原：很多时候，仅用0.5M NaOH 清洗难以彻底去除膜表面的热原。Kvick盒式膜包化学性质非常稳定，可以使用1M NaOH在40-50℃下进行彻底的SIP/CIP，避免最终超滤浓缩时引入热原而影响产品质量。(2)孔径均一、速度快：Kvick盒式膜包孔径更均一，甚至可以使用50-100K的膜包进行抗体浓缩而不漏过，速度更快，大大节省了操作时间。(3)易于线性放大：通过保持流速、TMP等参数恒定，可以直接线性放大到生产规模。/pp　　Amicon Ultra系列超滤离心管可以用来进行抗体的快速浓缩、脱盐及缓冲液置换。它具有如下特点：(1)效率高：一步法离心达到25到80倍浓缩。(2)节省时间：垂直结构的膜，避免堵膜，减少浓差极化，可以用超快离心速度极短时间完成 最少10分钟即可完成浓缩、脱盐或缓冲液置换。(3)收率高：独特的反转离心设计，有利于取得最大回收率且避免了人为移液误差 低吸附滤膜和聚丙烯内壳，使回收率高达90%以上。(4)不漏液、无损失：100%完整性测试确保不漏液 独特的死体积设计避免过度离心至干，没有样品损失。(5)广泛的化学相容性：与广泛的溶剂兼容，适用于pH1-pH9，热封膜杜绝了粘合剂和下游溶出物污染。/pp　　Vivaspin系列超滤离心管同样是进行蛋白质快速浓缩和缓冲液置换的常用产品。获得专利的垂直膜配合狭长的流道设计，有效地避免滤膜堵塞，提高浓缩速度 同时在浓缩管底部设计有死端结构，确保即使离心时间过长也不会发生样品被甩干的现象。Vivaspin可灵活选用三种不同材质的超滤膜：聚醚砜、三醋酸纤维和Hydrosart。它的另一个特点是有两种回收浓缩液的方法，既可以直接用移液器从浓缩管底部吸取，也可以将浓缩液反转离心到回收管内，加盖密封保存，这两种方法都保证了高回收率。Vivaspin经过一次离心，最高可以将蛋白溶液浓缩300倍。/pp　　2.5终产品的除菌除病毒过滤/pp　　浓缩后的样品，最终经过0.22μm无菌滤器进行除菌过滤。ULTA Pure SG，HC除菌滤器具有过滤速度快、化学稳定性好、载量高和溶出物少等优点，细菌挑战实验表明其除菌能力大于7log。除菌过滤过程的优化主要从三个方面入手：操作过程中过膜压力的控制、过膜流速以及单位膜载量控制，这三个参数优化以后，可以在同种类型、材质的NFF膜上进行线性放大，否则很容易影响收率。/pp　　Durapore除菌级亲水性滤膜由亲水性PVDF材料制造，具有可靠的除菌保证以及低蛋白吸附量、低析出、无纤维脱落、广泛的化学兼容性等优点，是常用的除菌滤膜。Durapore 0.22μm亲水性滤膜用于液体除菌或去除微粒，0.1μm亲水性滤膜用于液体中去除微粒、微生物和支原体。装有Durapore亲水性滤膜的滤器有Millipak、Opticap XL、Opticap XLT、筒式滤器和Optiscale等。Millipak滤器独特的堆叠盘状设计使残留量最小并且无颗粒脱落，因此适合于高附加值产品的终端过滤和灌装。Millipak和Opticap XL滤器都有O型圈垫片和软管倒钩连接的上游排气阀和排空阀设计，使操作简单易控。Opticap XL和XLT滤器的结构设计，特别耐高温、高压条件，在除菌过程中提供更高的稳定性和可靠性，同时更易清洗。Optiscale一次性滤器专为小规模工艺筛选和工艺放大所设计，是工艺评估的理想工具。/pp　　目前被广泛应用的生物制品病毒去除的方法是纳米膜过滤。纳米膜过滤有如下优点：(1)针对性强，实用性广：纳米膜过滤只与病毒和目的蛋白的大小有关，无论病毒是否有脂包膜外壳、是否耐热，纳米膜过滤都能将之去除。(2)毒性小，下游污染少：能有效去除杀灭病毒后可能留下的如抗原和核酸蛋白混合物等病毒标志物，有效降低下游污染，是纳米膜的另一特点。大多数病毒灭活处理都使用有毒或致突变的理化试剂，从而必须在使用后从蛋白质溶液中清除，而纳米膜过滤不存在毒性问题，只是在验证中要考虑到滤器浸出物的风险。(3)蛋白活性高，回收率高：纳米膜过滤是在正常条件下的pH、渗透压和温度下进行的温和的生产步骤，其蛋白回收率和活性都很高，通常在90%—95%。基于体外分析、实验研究和临床经验，纳米膜过滤试验都没有显示出蛋白质改变或是新抗原的产生。纳米膜过滤不改变制品特性，这一特点促进了监管机构认可和产品的注册。/pp　　日本Asahi Kasei公司于1989年推出了第一款专门为清除生物制药产品中病毒颗粒而设计的过滤器Planova，由亲水铜铵再生纤维素制成的中空纤维微孔膜，装入聚碳酸酯壳体中。Millipore公司的Viresolve NFP膜是一种复合PVDF膜，过滤盒被设计来从高纯蛋白溶液中移除小型病毒，如B19，蛋白质溶液中，B19的去除量通常 4 log。PALL Life Science公司的Ultipor VF DV50和DV20膜式过滤器可以从生物流体中去除显著数量级的病毒，同时目标蛋白可以很好地通过。滤芯由三层独特的亲水、低蛋白吸附的PVDF滤膜经新月型打褶方式构成，过滤面积大，具有可靠、安全和高流量等特点。Sartorius Stedim生产的Virosart CPV为聚醚砜过滤器，能去除 4 log的PPV和 6 log的逆转录病毒。/pp　　2.5扩张柱床吸附层析技术/pp　　扩张柱床吸附层析技术(EBA)是上世纪九十年代初期进入下游生产，整合了发酵和下游纯化的技术。新一代STREAMLINE Direct扩张柱床设备及介质是EBA技术中最成熟的产品。通过条件优化，STREAMLINE能直接从浑浊的发酵液中捕获目标生物分子，细胞碎片及不吸附的杂质穿过扩张床内悬浮的介质被冲洗掉，将以往澄清、浓缩、捕获等步骤整合为一步，达到粗纯化的效果(图2)[17]。/pp　　STREAMLINE的操作过程如下[17-18]：(1)起始：将STREAMLINE介质倒入扩张柱中。(2)平衡：从下向上流的缓冲液，将STREAMLINE柱内的吸附介质悬浮起来，形成稳定的、充分平衡好的扩张床。(3)上样：发酵液带菌体从柱底进入，目标生物产品吸附在STREAMLINE介质上 不吸附的宿主杂质及菌体碎片随液流从柱顶排出。(4)淋洗/穿透：进一步用缓冲液将不吸附的杂质洗掉。(5)洗脱：洗脱液洗脱目标生物产品。(6)CIP/再生：用1M NaOH+1M NaCl进行CIP。整个操作过程如图3所示。/pp style="text-align: center "img title="4.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/07a79270-4b7d-4fe5-bc9a-125837562297.jpg"//pp style="text-align: center "　span style="font-size: 14px "　图2　传统纯化工艺与STREAMLINE [17]/span/pp style="text-align: center "img title="5.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/333de887-f92b-405d-9094-9ec89635f74d.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px "　　图3 STREAMLINE的基本工作原理和操作过程[18]/span/pp style="text-align: center "　span style="font-size: 14px "　(箭头示液体过柱时的流向)/span/pp　　STREAMLINE介质是一系列包裹着石英芯，以琼脂糖为骨架的介质。特殊设计的STREAMLINE扩张柱床可以产生稳定的向上拔的扩张液流，每一颗不同比重的STREAMLINE介质，悬浮在自身重力和扩张升力平衡的位置原地扰动。STREAMLINE 技术是稳态扩张，样品流均匀分布整个床体，目标产物吸附均匀，穿透小，回收率高，类似于固定床吸附性层析[19]。/pp　　3. 抗体最新下游技术应用实例/pp　　Lonza Biologics公司是全球最大的抗体合同生产商之一，为了开发一个稳定的20000L的抗体生产工艺，其纯化开发部门对多个不同的抗体亲和层析凝胶进行了有效的比较，他们发现Mabselect SuRe的动态载量高、使用寿命最长、Protein A脱落最低，实验数据明确支持放大到1.4m直径的柱子用于20000L培养规模的经济生产[4]。/pp　　德国的Roche公司一种用于肿瘤治疗的单抗已进入临床Ⅲ期。他们将目前几种Protein A介质进行充分的比较之后，选择了高载量、更易于装柱和寿命更长的Mabselect。目的抗体是通过无血清培养的转染的杂交B淋巴细胞表达的IgG1。将过滤后的无细胞上清上样到Mabselect填充的FineLINE柱，直径300cm，柱高20cm，上样的浓度是30mg/ml。洗脱后，洗脱液立即用磷酸钾中和pH值到6.8-7.0，再用凝胶过滤检测，结果表明比活超过90%，纯度在95%以上[20]。/pp　　Cytheris公司是法国一家生物制药公司，目前正在研制一种用CHO细胞表达的免疫调节剂(临床Ⅱ期)。原先的工艺采用传统层析法，但不能稳定去除病毒。改进后，在工艺的第一步使用Mustang Q对污染物进行捕获，取得了25%去除率的良好结果 同时对MVM、MLV和Re03三种病毒也达到超过4个Log的滴度降效果，而整个工艺对病毒的去除效率普遍提高了7-11个Log。说明Mustang Q的使用对下游层析起到了很好的保护作用。/pp　　在第五届生物制药工艺优化大会上，Crucell公司介绍了他们对腺病毒(AAV)纯化工艺的摸索。与传统的层析填料相比，Mustang Q膜层析的开放孔道的设计使对病毒的动态载量大大提高30倍左右，回收率在80%以上。用40L的膜层析柱相当于1000L的传统层析柱的效果，节省了验证工作，提高了工艺经济性，十分有利于放大生产。/pp　　德国的Boehringer Mannheim公司生物制药部，用STREAMLINE技术代替传统工艺生产400L CHO细胞培养的Fc融合蛋白，结果样品回收率提高14%，缓冲液减少25%，时间缩短47%[17]。/pp　　世界最大的制药公司-GlaxoSmithKline公司，使用特别设计的BioProcess全自动层析系统和STREAMLINE扩张柱生产药用脂蛋白疫苗，比原工艺产品体积缩小2倍，纯化系数1.5，内毒素减少100倍[17]。/pp　　日本YOSHITOMI公司正在使用多套STREAMLINE 1000系统生产人重组白蛋白，与原生产工艺产品纯度相同，产率提高30%，时间减少一半，年产量为12.5吨[17]。/pp　　AVECIA公司重新设计临床Ⅲ期药品生产工艺，选用STREAMLINE技术及SOURCE新型凝胶，生产效率提高12倍，回收率提高1倍[17]。/pp　　2001年，ILEX制药公司的CAMPATH获得FDA批准。该单克隆抗体使用Sartobind Q离子交换层析模块以流穿的方式进行精制，这是膜吸附器首次被批准应用于治疗性蛋白的生产，证明了膜层析技术通过了证实和测试[30]。/pp　　4. 展望/pp　　随着抗体产品上游大规模高效培养技术的进一步发展,实验室规模哺乳动物细胞表达水平可以达到25g/L，如果这一水平能够有效放大到生产,将对下游生产纯化带来更大的压力。所以下游纯化工艺的技术发展也是势在必行。/pp　　以下一些发展方向可能成为下游工艺未来发展的重要关注点：(1)刚性更好、载量更高、耐碱性更好的完全亲水琼脂糖凝胶的开发[4]。(2)优化操作次序，降低缓冲液消耗的更大规模生产线的应用[21]。(3)通过单抗的氨基酸序列预测下游工艺关键参数：亲和层析洗脱pH条件、离子交换层析洗脱pH和盐浓度条件、病毒灭活pH等[22]。(4)下游工艺的成本消耗占全部成本的50-80%，亲和捕获是下游工艺的最关键步骤，通过改进亲和配体，提高捕获能力，节省成本[23]。(5)新型层析系统全程实时控制纯化过程，在线检测HCP、宿主DNA、Protein A等的含量[24]。(6)由于在去除杂质方面的优势，膜层析将会得到飞速的发展，未来工艺甚至可能完全基于膜层析而不是柱层析[25]。/pp　　参考文献/pp　　[1] 刘亚明,薛章.生物制药：迎接抗体药物的黄金时代.医药细分子行业研究报告,2009./pp　　[2] 陈志南.基于抗体药物的我国生物制药产业化发展前景.2008中国药学会学术年会暨第八届中国药师周论文集,2008./pp　　[3]Gail Dutton.Trends in Monoclonal AntibodyProduction.Feature Articles,2010, 30(4)./pp　　[4]孙文改,苗景赟.抗体生产纯化技术.中国生物工程杂志,2008,28(10):141-152./pp　　[5]《人用单克隆抗体质量控制技术指导原则》.NICPBP(中国药品与生物制品检定所),2003./pp　　[6]Capto adhere：用于生产单抗的两步纯化操作.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[7]中空纤维滤柱分离纯化应用集锦.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[8]中空纤维膜过滤技术在单抗生产中的应用.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[9]Amersham Biosciences.Downstream Gab’02 Abstracts,Extended Reports from the 2nd International Symposium on DownstreamProcessing of Genetically Engineered Abtibodies and Related Molecules. PortoPortugal,2002,12-14./pp　　[10] R.Hahn,R.Schlegel,A.Jungbauer.Comparison of Protein A affinity sorbents.JChromatogr B,2003，790：35-51./pp　　[11] R.L.Fahrner,et al. Performancecomparison of Protein A affinity chromatography sorbents for purifyingrecombinant monoclonal antibodies.BiotechnolAppl Biochem,1999，30：121-128./pp　　[12] K.Brorson,J.Brown,et al.Identification of protein A media performanceattributes that can be monitored as surrogates for retrovirus clearance duringextended re-use.Journal ofChromatography A,2003，989：155-163./pp　　[13] R.Hahn,et al.Comparison of Protein A affinity sorbents Ⅲ,Life time study.J Chromatogr A,2006，1102：224-231./pp　　[14] S. Ghose,et al. Antibody Variable RegionInteractions with Protein A: Implications for the Development of GenericPurification Processes. Biotechnol Bioeng,2005，92(6)：665-673./pp　　[15]用复合配基阴离子交换柱去除单克隆抗体(Mab)的污染物.BioProcessInternational技术资料./pp　　[16]利用Mustang Q膜层析从Protein A纯化的单克隆抗体中去除污染. PALL LifeScience公司技术资料./pp　　[17]整合发酵和下游纯化的新技术：扩张柱床吸附技术.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[18]余晓玲,米力，姚西英，陈志南.扩张柱床吸附层析与固定柱床层析纯化单克隆抗体的比较.中国生物工程杂志,2003,23(1):61-64./pp　　[19]High-throughput monoclonal antibody purification.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[20]抗体纯化手册.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[21]Purification Strategies to Process 5 g/L Titers ofMonoclonal Antibodies. BioPharm International技术资料./pp　　[22] T.Ishihara,T.Kadoya.Accelerated purification process development ofmonoclonal antibodies for shortening time to clinic:Designand case study of chromatography processes.J Chromatogr A,2007，1176(1-2)：149-156./pp　　[23] A.Cecilia,A.Roque,et al.Antibodies and Genetically Engineered RelatedMolecules:Production and Purification.BiotechnolProg,2004，20：639-654./pp　　[24] S.Flatman,I.Alam,et al.Process analytics for purification of monoclonal antibodies.JChromatogr B,2007，848：79-87./pp　　[25]ProcessChromatography:Five Decades of Innovation.BioPharmInternational技术资料./pp　　[26]双层滤板膜堆在单抗工艺上的大规模澄清过滤应用评估.BioProcessInternational技术资料./pp　　[27]Affinity Chromatography Media.Millipore公司技术资料./pp　　[28]ProSep Ultra Plus ChromatographyMedia.Millipore公司技术资料./pp　　[29]MEP Hypercel混合模式层析填料. PALL LifeScience公司技术资料./pp　　[30]Sartobind膜层析技术高效的蛋白纯化工具. SartoriusStedim公司技术资料./pp/p

p　　随着抗体药物上游大规模高效培养技术的飞速发展，抗体蛋白的表达浓度有了大幅度的提高，这给下游纯化工艺带来了巨大的压力。为了突破下游技术瓶颈，整个世界生物制药产业都加大了对下游技术的革新力度，近年来也取得了丰硕的成果。本文就抗体药物的纯化策略、最新技术进展以及技术应用等方面做一个调研，以期能对本部门的相关研究工作有所助益。br//pp　　自1997年来，全球抗体药物市场经历了一个快速发展的阶段，总销售额从1997年的3.1亿美元增长到2008年的400亿美元，复合增长率高达55%，而且增长势头还在持续 [1]。国际上通常把年销售额超过10 亿美元的品牌药称为“重磅炸弹”药物，很大一部分抗体药物都已迈入“重磅炸弹”行列。在2008年全球15大药品中，抗体药物占据了1/3，且排名仍在上升，这意味着几乎每种单抗药物的成功开发都代表着巨大的市场前景[2]。受益于此，全球主要的生物制药公司都获利颇丰，可见抗体药物具有巨大的经济价值和社会价值。br//pp　　抗体药物生产技术门槛高，需要掌握抗体筛选、抗体重组、高表达细胞株构建和大规模悬浮培养等核心技术，其下游关键技术是长期以来的薄弱之处。哺乳动物细胞表达系统具有活性高、稳定性好等优点，已成为抗体等生物制品最重要的系统之一，为抗体药物的产业化提供可能。目前，国际上该项技术发展较快，已趋成熟，以默克公司为代表的流加培养生产规模达10000L以上，以贝尔公司为代表的灌流培养生产规模达200L以上，蛋白表达浓度为1-10g/L。我国在该技术领域起步较晚，基础较差，但近年来经过努力，已经实现了该项技术的突破，流加培养规模达500L以上，灌流培养规模达100L以上，蛋白表达浓度为0.2-2g/L[2]。/pp　　随着动物细胞表达抗体产品大规模高效培养技术的快速发展，下游纯化工艺越来越成为抗体药物生产中主要的技术瓶颈[3]。因此，如何提高下游工艺的生产效率就成为了抗体药物研发必须解决的问题。本文就国际上高表达抗体蛋白下游工艺的研究进展做一个调研，使本人及同事们能了解国际上的研究成果和发展趋势，以期能对本部门的相关研究工作有所助益。/pp　　1. 抗体药物纯化策略/pp　　每个单抗的等电点、电荷密度、疏水性、糖基化程度等生化性质各不相同。选择单抗的纯化方法，既要了解它们的共性，又要了解它们的个性，从而制定相应的纯化策略(表1)。/pp　　1.1 抗体药物下游工艺一般策略/pp　　CHO和NSO等哺乳动物细胞表达系统主要用来生产治疗性单抗，临床剂量大(数十至几百毫克/dose)，批产量达公斤级，纯度要求极高。层析技术是抗体分离纯化的核心技术，一般采用经典的三步纯化策略：粗纯-中间纯化-精细纯化。粗纯的主要目的是捕获、浓缩和稳定样品，约80%的下游工艺用Protein A亲和层析进行快速捕获，一步即可达到95%以上的纯度。治疗用抗体一般使用动物细胞大规模高密度无血清悬浮培养进行生产，不仅对终产品的单体含量有严格的规定，还必须去除各种潜在的杂质以满足药品安全的要求，因此在粗纯之后还需要进行中间纯化和精细纯化，去除宿主细胞蛋白(HCP)、宿主DNA、抗体聚集体和变体等，常用的层析技术有离子交换、凝胶过滤、疏水层析等[4]。/pp　　2003 年初，中国SFDA下属的中国药品与生物制品检定所(NICPBP)公布了《人用单克隆抗体质量控制技术指导原则》[5]。生产者除须保证最终抗体产品纯度，还需要验证所用的纯化方法能有效对潜在的污染物，如HCP、免疫球蛋白、宿主DNA、用于生产腹水抗体的刺激物、内毒素、培养液成分、层析凝胶析出成分(脱落的Protein A配基)进行去除 并能有效的去除/灭活病毒。也就是说，在设计下游工艺时，需多角度综合考虑抗体本身的性质、抗体的来源、发酵培养技术、发酵液蛋白浓度、宿主杂质、抗体批间的差异、潜在污染及病毒灭活等问题。此外，治疗用抗体在生产和纯化过程中还会由于糖基化程度不同、蛋白酶作用、以及脱氨基和脱酰胺等反应而产生带电性质不同的多种抗体变体 另外，抗体氧化、聚集和片段化也是常见的降解途径[4]。针对这些变体，一方面，在表达和纯化过程中选择参数(如pH、盐浓度等)时要充分考虑到目标抗体的稳定性 另一方面，应控制细胞培养的条件(DO、渗透压等)，同时加快下游分离纯化的速度，最大程度上避免抗体在纯化过程中产生变体，从而保证终产品的均一性和高的比活，也有利于控制终产品的内毒素水平。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/1eb75a7d-0f0f-4f60-8224-a3984ccff0e3.jpg" title="表1.png" alt="表1.png"//pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/f8ff0f67-6f0b-4295-ab81-05543e5efbd8.jpg" title="表2.png" alt="表2.png"/br/strong表1 单抗特性及纯化策略/strong/pp　　1.2 新型的两步层析技术与纯化工艺整合/pp　　近年来，GE Healthcare公司开发出了新型的亲和捕获介质Mabselect SuRe和混合作用模式的强阴离子交换介质Capto adhere(这两种介质的主要特点将在下文详细介绍)。凭借着MabSelect SuRe的卓越性能以及Capto adhere的复合多除杂功能，使得抗体纯化工艺由经典的三步层析转变为两步层析得以实现。这种新型的两步层析技术的工艺流程是：在细胞培养表达以后，采用0.2-0.45μm的中空纤维膜技术进行澄清，然后用MabSelect SuRe捕获，酸性条件洗脱后直接pH 4.0病毒灭活，澄清过滤后穿透方式上Capto adhere，这一步离子交换之前或之后会有一步20nm纳滤去病毒，最后50K膜超滤浓缩和洗滤进行缓冲液置换。整个工艺如图1,这一工艺平台已经尝试过多个不同的抗体并取得成功(表2),同时很多实验表明这一工艺平台适合多数抗体的生产。有些抗体如果通过优化结果不甚满意, 通过增加一步Capto Q也基本上可以达到要求或是采用Capto S-Capto Q(这两种介质的主要特点将在下文详细介绍)的工艺步骤[4]。/pp style="text-align: center "　　img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/a804fe1c-9660-4ab2-8cc4-177870630ce5.jpg" title="图1.png" alt="图1.png" style="text-align: center "//pp style="text-align: center "strong图1　抗体生产两步层析法主导的抗体纯化最新工艺[6]/strong/pp　　Mabselect SuRe可以达到99%以上的抗体纯度，亲和洗脱峰使用Capto adhere的流穿模式进行精纯：使抗体分子流穿而聚合体、HCP、脱落的Protein A配基等杂质结合在柱上加以去除。这样仅用两步层析就可以得到符合药用级质量要求的高纯度抗体产品，大大缩短了工艺时间，提高了生产效率，同时增加了收率，降低了生产成本。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/3ef7b3a2-9f79-4e74-8a71-6a6cbcbea5ec.jpg" title="图2.png" alt="图2.png"//pp style="text-align: center "strong表2 两步法用于多种抗体的纯化结果(括号内数值为纯化前)[4]/strong/pp　　2. 抗体药物下游技术最新研究进展/pp　　2.1 样品澄清/pp　　2.1.1 中空纤维膜过滤技术/pp　　中空纤维膜是近年来发展起来的新型切向流膜分离技术,与盒式膜包相比,中空纤维膜可以直接处理高固含量和高黏度的粗料液,具有容尘量高、速度快、剪切力小、成本低等优点。目前,中空纤维微滤膜已经广泛用于生物制药的各个领域[7]。/pp　　对于动物细胞培养液,可以将高密度的培养液直接用中空纤维微滤膜(0.22或0.45μm)进行澄清,而无需事先经过离心和预过滤,步骤少,速度快,收率高,成本低。和离心机比较,具有极高的澄清度,因此中空纤维澄清后的细胞培养液可直接Protein A亲和层析进行纯化。/pp　　中空纤维膜澄清细胞培养液的优势有：(1)步骤少,速度快,收率更高(通过有效的洗滤可使样品收率稳定而且高于离心机)，同时最大程度上避免抗体降解而影响产品均一性。(2)成本低：不仅省去了连续流高速离心机昂贵的前期投资和运转的日常维护成本，还节省了离心后死端过滤的成本。中空纤维膜物理化学性质稳定，可以通过清洗而反复使用，成本低廉。(3)有利于内毒素控制：中空纤维膜稳定的化学性质可以耐受1M NaOH 40-50℃和氧化剂NaClO的清洗，从而有效去除内毒素 封闭的系统，也更有利于生产过程中内毒素的控制。此外，大部分中空纤维滤柱还可以进行高压灭菌。(4)低剪切力：中空纤维采用低剪切力的开放式流道，不仅可以处理含有高固含量的料液，还避免了蛋白质活性分子在高剪切力下的聚集变性，有利于抗体的稳定。(5)工艺耐用性强：相比死端过滤，中空纤维澄清具有很好的操作灵活性和耐用性，可以通过调整操作参数(流速、TMP)处理不同性质的细胞培养液。(6)易于线性放大：通过维持切向流速、TMP 等参数恒定，方便地进行线性放大，生产规模的处理量可达几千升料液，目前国内销售最大的中空纤维膜过滤系统已达400m2且生产稳定[8]。/pp　　2.1.2 深层过滤介质/pp　　深层过滤采用两种机制去除颗粒。首先是拦截，颗粒由于自身的物理尺寸在过滤器内被截留。它们可能被困在过滤器表面，因此根本没有进入基质，或在通过深层过滤基质的曲径时被俘获(筛选)。颗粒拦截伴随过滤器压差增高，因为它的基质被不断累积的颗粒堵塞。第二种机制是吸附，比过滤器拦截精度更小的颗粒能够从流体中被吸附去除。这种机制是通过深层过滤基质上的净电荷实现的[26]。/pp　　目前应用比较广泛的双层膜深层过滤介质有Millipore公司的Millistak+HC、Sartorius公司的Sartobran-P、Pall公司的Supradisc HP等。Millistak+HC深层过滤介质由纤维素和无机助滤剂(聚丙稀粘合的硅藻土)组成，包裹在聚丙烯外壳内 它由两层全厚度深层滤板(上游一层粗过滤和下游一层精细过滤)组成，附带一层RW01纤维素膜终过滤。Sartobran-P深层过滤介质由醋酸纤维素滤膜、聚丙烯外壳和支撑层组成，加强型的滤膜有良好的机械强度，有利于在反复的过滤和灭菌过程中保持完好无损 采用了折叠膜，在体积小巧的同时还保证了超大的过滤面积。Supradisc HP深层过滤介质由纤维素、硅藻土、带正电荷树脂和聚丙烯组成 也由两层全厚度深层滤板(上游一层粗过滤和下游一层精细过滤)组成。/pp　　2.2最新抗体捕获技术/pp　　2.2.1 MabSelect介质/pp　　MabSelect是第一个使用高流速琼脂糖凝胶作为骨架的新型Protein A层析介质，专为大规模抗体纯化而设计，适合快速高效的进行抗体生产和放大，已经成为单抗纯化和放大的标准介质。/pp　　MabSelect的特点有：(1)更高的流速和动态载量：Protein A经基因工程改造，C端含一个半胱氨酸，形成一个定向的硫酯键，同时增加了对IgG的有效结合。Protein A和凝胶偶联时采用了全新的单点偶联工艺，降低了空间位阻，因此可以在使用更高流速的条件下增加动态载量：在线形流速为500cm/hr和柱床高度为20cm(停留时间2.4min)的条件下，每毫升MabSelect的动态载量可以达到 30mg IgG。(2)更低的非特异性吸附，抗体纯度更高：Mabselect介质高度亲水性的琼脂糖骨架最大程度上降低了非特异性吸附，使得洗脱峰中杂蛋白和DNA更少，有利于后期抗体的精细纯化。著名的抗体生产商IDEC公司以及R.Hahn的研究显示，Mabselect对CHO细胞HCP的吸附比其它Protein A介质低7倍[9-10]。R.L.Fahrner等的研究显示，Mabselect所得抗体的DNA残留量比其它Protein A介质低30%[11]。(3)更低的Protein A脱落：MabSelect由于通过新型环氧共价交联技术，Protein A的脱落比其它同类介质低，这不仅有利于抗体纯化，还延长了介质的使用寿命，降低了生产成本。(4)更易于工艺的线性放大：通过实验室条件的优化，MabSelect 可以在保持线性流速和上样比例等参数不变的条件下，通过增加柱直径进行线性放大。(5)MabSelect 易于清洗与除菌，寿命更长、更经济：在长期连续的生产中，有效的在位清洗(CIP)有助于延长介质使用寿命，但一般的Protein A介质往往不能耐受NaOH，只能使用高浓度的尿素或盐酸胍进行清洗，效果远不如NaOH且成本非常高。而MabSelect的CIP和除菌程序简单，用很常规、经济的试剂如50mM NaOH+1M NaCl或50mM NaOH+0.5M Na2SO4就可以有效去除沉淀和变性物质 用非离子去污剂或酒精可以去除通过疏水作用结合的物质 用0.1M醋酸和20%酒精可以在位灭菌(SIP)。经测试，Mabselect配合CIP(50mMNaOH+1M NaCl)纯化三百次后，抗体产品纯度与收率不变[12]。/pp　　2.2.2 MabSelect Xtra介质/pp　　Mabselect Xtra介质是在Mabselect介质的基础上优化而来，是目前市场上所有的商品化Protein A介质中载量最高的亲和层析介质之一。它除了具有MabSelect介质的全部特点外，还具有载量最高和非特异性吸附更低的特点。/pp　　Mabselect Xtra介质使用孔径更大的多孔高流速琼脂糖作为骨架，同时减小介质粒径。这样不仅增加了比表面积和配基密度，还降低了传质阻力，从而有效的增加了动态载量。其动态载量超过41mg/ml，在工艺生产过程中可以有效减少层析柱的体积，从而降低生产成本。R.Hahn的研究显示，Mabselect Xtra对CHO细胞HCP的吸附比其它Protein A介质更是低了近10倍[13]。/pp　　2.2.3 MabSelect SuRe介质/pp　　MabSelect SuRe介质也是在Mabselect介质的基础上优化而来，是目前市场上唯一耐强碱的Protein A亲和层析介质，寿命最长，稳定性最好[10]。它除了具有MabSelect介质的全部特点外，还具有以下特点：(1)可以耐受0.1-0.5M NaOH：MabSelectSuRe具有不同于其它Protein A介质的同型四聚体配基-SuRe配基，即使在强碱条件下也不易变性或脱落，可以用高达0.5M NaOH进行CIP和SIP，能有效去除沉淀和变性物质，大大降低了抗体产品被内毒素污染和批间交叉污染的风险，有利于延长介质使用寿命，同时还大大降低了CIP和SIP的成本。(2)更温和的洗脱，避免抗体聚集，提高收率：同型四聚体配基避免了不同配基与抗体Fc段亲和性的差异，也消除了某些域对Fab段的亲和作用，使得洗脱条件更加均一而温和。Mabselect SuRe介质可以用更高的pH进行洗脱，有效避免了抗体在低pH下的聚集，产品纯度和均一性更高，浊度也更低[14]。(3)不同抗体洗脱所需pH差异小：由于消除了对抗体Fab段的亲和作用，使得同一种属亚型的不同抗体分子洗脱所需的条件更接近，有利于平台技术的建立，进一步降低了不同的抗体分离纯化工艺的研发成本。(4)SuRe 配基稳定性更好：SuRe配基对碱和蛋白酶更稳定，纯化过程中脱落更少( 10ppm)，有利于后期脱落配基的进一步去除。/pp　　2.2.4 ProSep-vA Ultra介质/pp　　ProSep-vA Ultra介质是将自然界非动物性来源的Protein A交联于700Å 的多孔性玻璃珠骨架上，是刚性和不可压缩的介质。ProSep-vA Ultra介质具有如下特点：低反压性 不收缩、不溶胀 高动态载量 极低的Protein A脱落 高重复使用性，标准化的清洗和除菌操作[27]。/pp　　2.2.5 ProSep Ultra Plus介质/pp　　ProSep Ultra Plus介质是在ProSep-vA Ultra介质基础上优化而来，也是目前市场上所有的商品化Protein A介质中载量最高的亲和层析介质之一。它除了具有ProSep-vA Ultra介质的全部特点外，还具有载量最高、纯化效率更高、工艺更易于放大、成本更低等特点[28]。/pp　　2.2.6 MEP Hypercel介质/pp　　MEP Hypercel复合作用模式介质是一种灵活的层析介质设计，也称之为疏水电荷诱导层析(HCIC)，用于捕获和纯化从实验室到生产规模的抗体和各种重组蛋白。MEP Hypercel介质由一个独特的连接4-巯基乙基吡啶(4-MEP)的刚性纤维素骨架组成。纤维素骨架赋予高孔隙率、化学稳定性和低非特异性吸附。平均直径80-100μm，在低反压下有优良的流速特性。MEP Hypercel介质在大规模使用时具有显著优势，基于它的配基结构，可选择性地捕获免疫球蛋白。组合其它传统的方法如离子交换、疏水作用，甚至用在Protein A之后从不同的料液中直接捕获或中度纯化抗体，以增强对宿主DNA、HCP和聚合体的清除。MEP Hypercel介质有助于建立一个简化的工艺流程，节省操作步骤(例如洗滤、超滤等) 预计有更长的使用寿命，因为它可以耐受苛刻的CIP方法(0.5-1M NaOH，30-60分钟接触时间)，而所有因素都有利于降低成本[29]。/pp　　2.3最新精细纯化技术/pp　　2.3.1 CaptoFamily系列介质/pp　　新型的Capto S，Q系列介质是以高流速琼脂糖为骨架，同时交联了非常“柔软”的葡聚糖链，这样不仅增加了比表面积，同时降低了传质阻力和空间位阻，使得介质在高流速下的动态载量大大增加，有利于提高生产效率，降低成本。/pp　　Capto S，Q系列介质可以装填在直径60cm的工业层析柱中使用高达500cm/h 的流速进行纯化(柱高30cm)。这样不仅有利于工艺放大后大规模层析柱的填装，还大大提高了生产效率，每步层析更短的操作时间也有效避免了抗体分子在分离纯化过程中产生各种变体和聚合体，使得收率更好，终产品的活性更高、性质更均一。/pp　　2.3.2 Captoadhere介质/pp　　为了进一步减少抗体分离纯化步骤，提高特定杂质的去除效率，以满足日益增长的治疗用抗体的生产需要，2007 年初，GE Healthcare公司推出了新型复合作用模式的强阴离子交换介质：Capto adhere介质。Capto adher介质专为治疗用抗体的分离纯化而设计，其配基综合了阴离子交换、氢键和疏水等多种复杂的作用方式，因此对于抗体的聚合体具有非常独特而高效的去除能力。此外，通过有效的实验设计(DoE)，流穿模式的Capto adher介质还可以同时有效去除脱落的Protein A配基、HCP、宿主DNA、内毒素和潜在的病毒，并使得结合MabSelect SuRe的抗体两步层析纯化工艺成为现实(表3)。Capto adhere还具有很强的病毒去除能力，如MVM病毒的去除能力可达5.9个Log。目前，新型的两步法抗体层析纯化工艺已经被国内外诸多知名药企广泛用于多种抗体的分离纯化，各项指标均符合治疗用抗体的要求。Capto adher层析还可以和阴离子交换(Capto Q)和疏水层析等结合使用，以达到更高的质量要求[15]。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/282961ea-e704-47d1-aabd-f044e108f59c.jpg" title="图3.png" alt="图3.png"//pp style="text-align: center "strong表3 两步层析纯化工艺对污染物的去除效果[15]/strong/pp　　2.3.3膜层析技术/pp　　PALL Life Science公司自10余年前颠覆性地开发出独一无二的层析产品-Mustang膜层析系列产品后，经过不断地技术改造，于近年推出全新Mustang Q XT家族，扩展了膜层析工艺放大产品线。膜层析技术，相对于传统的柱层析，无需层析填料和层析柱等复杂构件，直接通过膜式过滤器，经过简单的过滤环节即可达到纯化目的。Mustang Q以16层超级打褶的聚醚砜过滤膜作为基架，上面偶联了季胺基等功能基团，可以使生物分子流经的时候与功能位点迅速结合，具有高流速和高动态载量等优点。/pp　　Sartorius Stedim公司也开发出了一整套膜层析技术，包括Sartobind S,Q,C和D离子交换、Sartobind IDA(亚氨基二乙酸)金属螯合、Sartobind醛、Sartobind环氧基和Sartobind Protein A(重组)等膜层析系列产品。Sartobind在很多蛋白和病毒纯化应用中可以取代传统耗时、繁琐的层析步骤。膜吸附器的快速纯化特点使蛋白分离可以在高流速下获得高收率，较传统柱层析流速最高能提高100倍，达到20-40 CV/min。传统颗粒胶95%以上的结合位点集中在颗粒胶内部。Sartobind膜层析的结合位点是均一地交联到交叉偶联的增强纤维素骨架内0.5-1μm厚的薄层上。大孔结构和快速吸附结合特性使膜吸附器可以忽略扩散时间因素。同时多微孔膜结构不存在传统颗粒胶的孔内扩散问题。在对流情况下，流动相的分子运动只由泵压力决定。因此，膜吸附器具有操作周期极短、流速和处理能力极高的特点[30]。/pp　　与离子交换柱层析相比，离子交换膜层析技术已经被证明利用高动态结合能力吸附大量的生物分子，如病毒、HCP和宿主DNA。最近，阴离子交换膜层析技术已经被作为柱层析技术的替代技术用于Protein A亲和捕获后的mAb中微量污染物的去除[16]。/pp　　2.4终产品的浓缩洗滤/pp　　多维纯化得到的洗脱峰可以用Kvick Lab/Process盒式膜包进行快速浓缩和缓冲液置换。Kvick盒式膜包的优点有：(1)无热原：很多时候，仅用0.5M NaOH 清洗难以彻底去除膜表面的热原。Kvick盒式膜包化学性质非常稳定，可以使用1M NaOH在40-50℃下进行彻底的SIP/CIP，避免最终超滤浓缩时引入热原而影响产品质量。(2)孔径均一、速度快：Kvick盒式膜包孔径更均一，甚至可以使用50-100K的膜包进行抗体浓缩而不漏过，速度更快，大大节省了操作时间。(3)易于线性放大：通过保持流速、TMP等参数恒定，可以直接线性放大到生产规模。/pp　　Amicon Ultra系列超滤离心管可以用来进行抗体的快速浓缩、脱盐及缓冲液置换。它具有如下特点：(1)效率高：一步法离心达到25到80倍浓缩。(2)节省时间：垂直结构的膜，避免堵膜，减少浓差极化，可以用超快离心速度极短时间完成 最少10分钟即可完成浓缩、脱盐或缓冲液置换。(3)收率高：独特的反转离心设计，有利于取得最大回收率且避免了人为移液误差 低吸附滤膜和聚丙烯内壳，使回收率高达90%以上。(4)不漏液、无损失：100%完整性测试确保不漏液 独特的死体积设计避免过度离心至干，没有样品损失。(5)广泛的化学相容性：与广泛的溶剂兼容，适用于pH1-pH9，热封膜杜绝了粘合剂和下游溶出物污染。/pp　　Vivaspin系列超滤离心管同样是进行蛋白质快速浓缩和缓冲液置换的常用产品。获得专利的垂直膜配合狭长的流道设计，有效地避免滤膜堵塞，提高浓缩速度 同时在浓缩管底部设计有死端结构，确保即使离心时间过长也不会发生样品被甩干的现象。Vivaspin可灵活选用三种不同材质的超滤膜：聚醚砜、三醋酸纤维和Hydrosart。它的另一个特点是有两种回收浓缩液的方法，既可以直接用移液器从浓缩管底部吸取，也可以将浓缩液反转离心到回收管内，加盖密封保存，这两种方法都保证了高回收率。Vivaspin经过一次离心，最高可以将蛋白溶液浓缩300倍。/pp　　2.5终产品的除菌除病毒过滤/pp　　浓缩后的样品，最终经过0.22μm无菌滤器进行除菌过滤。ULTA Pure SG，HC除菌滤器具有过滤速度快、化学稳定性好、载量高和溶出物少等优点，细菌挑战实验表明其除菌能力大于7log。除菌过滤过程的优化主要从三个方面入手：操作过程中过膜压力的控制、过膜流速以及单位膜载量控制，这三个参数优化以后，可以在同种类型、材质的NFF膜上进行线性放大，否则很容易影响收率。/pp　　Durapore除菌级亲水性滤膜由亲水性PVDF材料制造，具有可靠的除菌保证以及低蛋白吸附量、低析出、无纤维脱落、广泛的化学兼容性等优点，是常用的除菌滤膜。Durapore 0.22μm亲水性滤膜用于液体除菌或去除微粒，0.1μm亲水性滤膜用于液体中去除微粒、微生物和支原体。装有Durapore亲水性滤膜的滤器有Millipak、Opticap XL、Opticap XLT、筒式滤器和Optiscale等。Millipak滤器独特的堆叠盘状设计使残留量最小并且无颗粒脱落，因此适合于高附加值产品的终端过滤和灌装。Millipak和Opticap XL滤器都有O型圈垫片和软管倒钩连接的上游排气阀和排空阀设计，使操作简单易控。Opticap XL和XLT滤器的结构设计，特别耐高温、高压条件，在除菌过程中提供更高的稳定性和可靠性，同时更易清洗。Optiscale一次性滤器专为小规模工艺筛选和工艺放大所设计，是工艺评估的理想工具。/pp　　目前被广泛应用的生物制品病毒去除的方法是纳米膜过滤。纳米膜过滤有如下优点：(1)针对性强，实用性广：纳米膜过滤只与病毒和目的蛋白的大小有关，无论病毒是否有脂包膜外壳、是否耐热，纳米膜过滤都能将之去除。(2)毒性小，下游污染少：能有效去除杀灭病毒后可能留下的如抗原和核酸蛋白混合物等病毒标志物，有效降低下游污染，是纳米膜的另一特点。大多数病毒灭活处理都使用有毒或致突变的理化试剂，从而必须在使用后从蛋白质溶液中清除，而纳米膜过滤不存在毒性问题，只是在验证中要考虑到滤器浸出物的风险。(3)蛋白活性高，回收率高：纳米膜过滤是在正常条件下的pH、渗透压和温度下进行的温和的生产步骤，其蛋白回收率和活性都很高，通常在90%—95%。基于体外分析、实验研究和临床经验，纳米膜过滤试验都没有显示出蛋白质改变或是新抗原的产生。纳米膜过滤不改变制品特性，这一特点促进了监管机构认可和产品的注册。/pp　　日本Asahi Kasei公司于1989年推出了第一款专门为清除生物制药产品中病毒颗粒而设计的过滤器Planova，由亲水铜铵再生纤维素制成的中空纤维微孔膜，装入聚碳酸酯壳体中。Millipore公司的Viresolve NFP膜是一种复合PVDF膜，过滤盒被设计来从高纯蛋白溶液中移除小型病毒，如B19，蛋白质溶液中，B19的去除量通常 4 log。PALL Life Science公司的Ultipor VF DV50和DV20膜式过滤器可以从生物流体中去除显著数量级的病毒，同时目标蛋白可以很好地通过。滤芯由三层独特的亲水、低蛋白吸附的PVDF滤膜经新月型打褶方式构成，过滤面积大，具有可靠、安全和高流量等特点。Sartorius Stedim生产的Virosart CPV为聚醚砜过滤器，能去除 4 log的PPV和 6 log的逆转录病毒。/pp　　2.5扩张柱床吸附层析技术/pp　　扩张柱床吸附层析技术(EBA)是上世纪九十年代初期进入下游生产，整合了发酵和下游纯化的技术。新一代STREAMLINE Direct扩张柱床设备及介质是EBA技术中最成熟的产品。通过条件优化，STREAMLINE能直接从浑浊的发酵液中捕获目标生物分子，细胞碎片及不吸附的杂质穿过扩张床内悬浮的介质被冲洗掉，将以往澄清、浓缩、捕获等步骤整合为一步，达到粗纯化的效果(图2)[17]。/pp　　STREAMLINE的操作过程如下[17-18]：(1)起始：将STREAMLINE介质倒入扩张柱中。(2)平衡：从下向上流的缓冲液，将STREAMLINE柱内的吸附介质悬浮起来，形成稳定的、充分平衡好的扩张床。(3)上样：发酵液带菌体从柱底进入，目标生物产品吸附在STREAMLINE介质上 不吸附的宿主杂质及菌体碎片随液流从柱顶排出。(4)淋洗/穿透：进一步用缓冲液将不吸附的杂质洗掉。(5)洗脱：洗脱液洗脱目标生物产品。(6)CIP/再生：用1M NaOH+1M NaCl进行CIP。整个操作过程如图3所示。/pp　　/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/dba748ae-d64e-479c-8fb1-ea738ef437da.jpg" title="图4.jpg" alt="图4.jpg"//pp style="text-align: center "strong图2　传统纯化工艺与STREAMLINE [17]/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/0f71d1a8-a218-43f5-8c1f-917bd4f432a5.jpg" title="图5.png" alt="图5.png"//pp style="text-align: center "strong图3 STREAMLINE的基本工作原理和操作过程[18](箭头示液体过柱时的流向)/strong/pp　　STREAMLINE介质是一系列包裹着石英芯，以琼脂糖为骨架的介质。特殊设计的STREAMLINE扩张柱床可以产生稳定的向上拔的扩张液流，每一颗不同比重的STREAMLINE介质，悬浮在自身重力和扩张升力平衡的位置原地扰动。STREAMLINE技术是稳态扩张，样品流均匀分布整个床体，目标产物吸附均匀，穿透小，回收率高，类似于固定床吸附性层析[19]。/pp　　3. 抗体最新下游技术应用实例/pp　　Lonza Biologics公司是全球最大的抗体合同生产商之一，为了开发一个稳定的20000L的抗体生产工艺，其纯化开发部门对多个不同的抗体亲和层析凝胶进行了有效的比较，他们发现Mabselect SuRe的动态载量高、使用寿命最长、Protein A脱落最低，实验数据明确支持放大到1.4m直径的柱子用于20000L培养规模的经济生产[4]。/pp　　德国的Roche公司一种用于肿瘤治疗的单抗已进入临床Ⅲ期。他们将目前几种Protein A介质进行充分的比较之后，选择了高载量、更易于装柱和寿命更长的Mabselect。目的抗体是通过无血清培养的转染的杂交B淋巴细胞表达的IgG1。将过滤后的无细胞上清上样到Mabselect填充的FineLINE柱，直径300cm，柱高20cm，上样的浓度是30mg/ml。洗脱后，洗脱液立即用磷酸钾中和pH值到6.8-7.0，再用凝胶过滤检测，结果表明比活超过90%，纯度在95%以上[20]。/pp　　Cytheris公司是法国一家生物制药公司，目前正在研制一种用CHO细胞表达的免疫调节剂(临床Ⅱ期)。原先的工艺采用传统层析法，但不能稳定去除病毒。改进后，在工艺的第一步使用Mustang Q对污染物进行捕获，取得了25%去除率的良好结果 同时对MVM、MLV和Re03三种病毒也达到超过4个Log的滴度降效果，而整个工艺对病毒的去除效率普遍提高了7-11个Log。说明Mustang Q的使用对下游层析起到了很好的保护作用。/pp　　在第五届生物制药工艺优化大会上，Crucell公司介绍了他们对腺病毒(AAV)纯化工艺的摸索。与传统的层析填料相比，Mustang Q膜层析的开放孔道的设计使对病毒的动态载量大大提高30倍左右，回收率在80%以上。用40L的膜层析柱相当于1000L的传统层析柱的效果，节省了验证工作，提高了工艺经济性，十分有利于放大生产。/pp　　德国的Boehringer Mannheim公司生物制药部，用STREAMLINE技术代替传统工艺生产400L CHO细胞培养的Fc融合蛋白，结果样品回收率提高14%，缓冲液减少25%，时间缩短47%[17]。/pp　　世界最大的制药公司-GlaxoSmithKline公司，使用特别设计的BioProcess全自动层析系统和STREAMLINE扩张柱生产药用脂蛋白疫苗，比原工艺产品体积缩小2倍，纯化系数1.5，内毒素减少100倍[17]。/pp　　日本YOSHITOMI公司正在使用多套STREAMLINE 1000系统生产人重组白蛋白，与原生产工艺产品纯度相同，产率提高30%，时间减少一半，年产量为12.5吨[17]。/pp　　AVECIA公司重新设计临床Ⅲ期药品生产工艺，选用STREAMLINE技术及SOURCE新型凝胶，生产效率提高12倍，回收率提高1倍[17]。/pp　　2001年，ILEX制药公司的CAMPATH获得FDA批准。该单克隆抗体使用Sartobind Q离子交换层析模块以流穿的方式进行精制，这是膜吸附器首次被批准应用于治疗性蛋白的生产，证明了膜层析技术通过了证实和测试[30]。/pp　　4. 展望/pp　　随着抗体产品上游大规模高效培养技术的进一步发展,实验室规模哺乳动物细胞表达水平可以达到25g/L，如果这一水平能够有效放大到生产,将对下游生产纯化带来更大的压力。所以下游纯化工艺的技术发展也是势在必行。/pp　　以下一些发展方向可能成为下游工艺未来发展的重要关注点：(1)刚性更好、载量更高、耐碱性更好的完全亲水琼脂糖凝胶的开发[4]。(2)优化操作次序，降低缓冲液消耗的更大规模生产线的应用[21]。(3)通过单抗的氨基酸序列预测下游工艺关键参数：亲和层析洗脱pH条件、离子交换层析洗脱pH和盐浓度条件、病毒灭活pH等[22]。(4)下游工艺的成本消耗占全部成本的50-80%，亲和捕获是下游工艺的最关键步骤，通过改进亲和配体，提高捕获能力，节省成本[23]。(5)新型层析系统全程实时控制纯化过程，在线检测HCP、宿主DNA、Protein A等的含量[24]。(6)由于在去除杂质方面的优势，膜层析将会得到飞速的发展，未来工艺甚至可能完全基于膜层析而不是柱层析[25]。/pp　　参考文献/pp　　[1] 刘亚明,薛章.生物制药：迎接抗体药物的黄金时代.医药细分子行业研究报告,2009./pp　　[2] 陈志南.基于抗体药物的我国生物制药产业化发展前景.2008中国药学会学术年会暨第八届中国药师周论文集,2008./pp　　[3]Gail Dutton.Trends in Monoclonal AntibodyProduction.Feature Articles,2010, 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PALL LifeScience公司技术资料./pp　　[17]整合发酵和下游纯化的新技术：扩张柱床吸附技术.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[18]余晓玲,米力，姚西英，陈志南.扩张柱床吸附层析与固定柱床层析纯化单克隆抗体的比较.中国生物工程杂志,2003,23(1):61-64./pp　　[19]High-throughput monoclonal antibody purification.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[20]抗体纯化手册.GE Healthcare公司技术资料./pp　　[21]Purification Strategies to Process 5 g/L Titers ofMonoclonal Antibodies. BioPharm International技术资料./pp　　[22] T.Ishihara,T.Kadoya.Accelerated purification process development ofmonoclonal antibodies for shortening time to clinic:Designand case study of chromatography processes.J Chromatogr A,2007，1176(1-2)：149-156./pp　　[23] A.Cecilia,A.Roque,et al.Antibodies and Genetically Engineered RelatedMolecules:Production and Purification.BiotechnolProg,2004，20：639-654./pp　　[24] S.Flatman,I.Alam,et al.Process analytics for purification of monoclonal antibodies.JChromatogr B,2007，848：79-87./pp　　[25]ProcessChromatography:Five Decades of Innovation.BioPharmInternational技术资料./pp　　[26]双层滤板膜堆在单抗工艺上的大规模澄清过滤应用评估.BioProcessInternational技术资料./pp　　[27]Affinity Chromatography Media.Millipore公司技术资料./pp　　[28]ProSep Ultra Plus ChromatographyMedia.Millipore公司技术资料./pp　　[29]MEP Hypercel混合模式层析填料. PALL LifeScience公司技术资料./pp　　[30]Sartobind膜层析技术高效的蛋白纯化工具. SartoriusStedim公司技术资料./p

抗体是自然产生用于帮助免疫系统抵御细胞内外侵害的免疫球蛋白。免疫荧光法测定细胞水平的抗体亲和力大小是评价抗体效果非常重要的指标，当前主要的测定方法是利用流式细胞仪以实现相对定量。而countstar fl可通过间接免疫荧光法检测不同抗原抗体反应呈现的平均荧光强度直接定量评价抗体亲和力大小，同时也可检测细胞浓度、活率。此外，可获得细胞图片，实验过程中实时拍摄明场和荧光图像。countstar fl为客户在抗体药物筛选中提供了快速、准确、可靠的抗体亲和力检测方法。countstar fl（图1）是一个智能的、直观的细胞分析仪器用于多种细胞实验，包括细胞转染，细胞凋亡，细胞表面标志物，细胞活力，抗体亲和力和细胞周期的评估。该系统提供了强大的荧光定量结果。易于使用的自动化程序指导你完成从细胞图像采集到数据分析的过程。 材料：countstar 产品:countstar fl细胞分析仪/countstar样品板/0.2% 台盼蓝染色液 (cs0101001-50)其他材料cho细胞系/dmem细胞培养基(hyclone-sh30243.01)/胎牛血清(hyclone-sh30084.03)/胰蛋白酶(hyclone-sh30042.01)，其中，cho细胞系稳定表达x蛋白，用于评价原研药和仿制药的亲和力一抗：不同浓度梯度的002-bmk1,002-bmk2, ab1, ab2, ab3, ab4, ab5, ab6, ab7, ab8, ab9, pcsk-9。其中，002-bmk1,002-bmk2能特异性的与x蛋白结合（阳性抗体），pcsk-9是阴性对照抗体。二抗：alexa fluor 488 goat anti-mouse igg (biolegend)，5μg/ml软件graphpad prism5方法：细胞培养条件1. cho细胞培养在完全培养基中，组成为：500mldmem培养基，2 mm l-谷氨酰胺, 1.5 g/l 碳酸氢钠和10% 胎牛血清。于37°c, 5% co2培养箱中培养48小时；2. 消化收集细胞。染色步骤1. 使用台盼蓝计数测定细胞浓度；2. 准备3*10^5个细胞/每个反应；3. 细胞样品于400g下离心3-5分钟，去上清，用100μl pbs重悬；4. 轻轻混匀细胞样品，于400g下离心3-5分钟，去上清，用100μl cellstaining buffer重悬；5. 在细胞样品中加入不同浓度梯度的一抗，每种抗体最高浓度为10μg/ml，4倍梯度稀释，最低浓度为0.01μg/ml；6. 37℃下，避光孵育60分钟；7. 细胞样品于400g下离心3-5分钟，去上清，用100μl pbs重悬；8. 轻轻混匀细胞样品，于400g下离心3-5分钟，去上清，用100μl cellstaining buffer重悬；9. 在每个反应组内加入5μg/ml二抗；10. 常温下，避光孵育30分钟；11. 细胞样品于400g下离心3-5分钟，去上清，用100μl pbs重悬；12. 轻轻混匀细胞样品，于400g下离心3-5分钟，去上清，用100μl cellstaining buffer重悬；13. 混匀样品，加入20μl于细胞计数板中，上机检测。注：以上操作可使用ep管或96孔板。图像获取及数据分析1. 选用“台盼蓝计数”进行细胞浓度和活率测定；2. 单荧光模块的程序用于获取fitc通道下alexa fluor 488的图像；3. 每个样品采集1或3个视野（该实验检测1个视野）；4. 检测过程中直接呈现数据结果，图像获取和数据分析完成后，导出数据结果。抗体亲和力检测过程如图2。 图2.抗体亲和力检测过程 不同抗体梯度稀释添加剂量选用96孔板测定不同抗体与cho细胞反应的剂量效应实验，包括原研药、抗体药和阴性对照（图3）。一抗浓度按照下表指示梯度降低(10μg/ml-0.01μg/ml)。 图3. 96孔板中抗体浓度. 每孔中有cho细胞（30万个），二抗(5μg/ml)及图示一抗(0.01, 0.039, 0.156, 0.625, 2.5, 10μg/ml).其他孔为空. countstar fl系统图像获取 countstar fl内置的抗体亲和力检测程序进行明场，fitc通道下alexa fluor 488图像的获取。明场的图像作为一个参考标准对荧光场的图像进行分割，进而获取荧光场的信号。不同浓度梯度ab4，最高浓度pck9和002-bmk1样本图像结果如图3所示。 图4. 0.01, 0.039, 0.156, 0.625, 2.5, 10μg/ml ab4与cho细胞反应后的细胞图像.图像显示抗体浓度越高，荧光信号越强. 002-bmk1抗体能特异性的与x蛋白结合，pcsk-9为阴性对照抗体. 图像代表002-bmk1样品有较强的荧光信号，pcsk-9样品基本没有荧光信号. 抗体亲和力定量分析 不同抗原抗体反应呈现的平均荧光强度直接定量评价抗体亲和力大小。稳定表达x蛋白的cho细胞系应用于分析抗体亲和力，countstarfl可直接显示测试结果，并将数据导出进行分析。使用graphpad prism5对抗体的ec50进行分析(fig. 5a)。测试结果显示样品荧光强度随着一抗浓度升高而增加，平均荧光强度曲线代表不同浓度下每个抗体的反应活性，其中pcsk-9为阴性对照抗体，样品基本没有荧光信号。各抗体的logec50结果显示原研药的抗体亲和力比仿制药更好，而仿制药中ab2, ab3, ab4, ab6效果较好，可进行下一步实验(fig. 5b)。countstar fl系统为评价抗体亲和力提供直接可靠的结果。 图5. 抗体亲和力定量分析结果. a.不同浓度梯度抗体下不同抗原抗体反应中平均荧光强度.b.原研药和仿制药的分析结果比较. 总结： countstar fl系统提供了一个快速，直接，容易的方法评价抗体亲和力。此外，它是融合了电子显微镜，图像处理，自动细胞计数于一体的设备。另外，countstar fl提供扩展功能，用户可以根据自身需要进行定制。countstar fl是一款高度可移动的设备，内置多种预设程序，便于用户快速获取准确，稳定，可高度重现的数据。仪器中每个应用模块简单易用，大大简化了常规实验室的工作，给客户提供高质量的科研数据。countstar fl为客户开展抗体亲和力实验提供一个直接可靠的实验结果。

1890年冯˙贝林（von behring）发现了抗白喉毒素血清，发明了人工被动免疫，并提出了抗原和抗体的概念，在后续漫长的抗体研究中，人类相继发展出三代抗体制备技术：①第一代抗体：以抗原免疫高等脊椎动物制备的多克隆抗体；②第二代抗体：由杂交瘤技术产生的只针对某一种特定抗原决定簇的单克隆抗体；③第三代抗体：应用分子克隆技术、基因突变技术改造某种抗体的基因编码序列，生产出的性能更优越的抗体，也称为基因工程抗体或重组抗体。单抗的出现及其显着的优越性（特异性高、蛋白类天然产物等特性）使其在疾病的研究、诊断和治疗中得到广泛应用，但也受到人体的强烈排斥。第三代抗体的产生在一定程度上解决了由于鼠单抗的异源性导致的排斥反应。从最初的人-鼠嵌合抗体将人源化比例升到60~70%，到通过cdr嫁接技术产生的人源化比例更高的人源化抗体，再到由噬菌体展示技术获得的全人抗体，技术的发展不断提高着抗体的质量及人类对抗疾病的能力。除此之外，基因工程除了可获得全长抗体，还可获得抗体片段——小分子抗体，例如单链抗体、fab片段等。这些小分子抗体由于其独特的分子量小、组织渗透性强等特点，也被广泛应用于临床诊断及治疗。下面小编带大家看看这些重组抗体是怎么产生的：1.人-鼠嵌合抗体。用人抗体恒定区基因与小鼠单抗抗体可变区基因组合表达，形成人-鼠嵌合抗体，人源区域占比在60-70%。2.人源化抗体。因为嵌合抗体仍然有较大比例的鼠源性区域，在临床实践中仍会产生比较强烈的排斥反应。为了进一步降低鼠源性区域，产生了cdr嫁接技术（cdr grafting），该技术仅仅保留了鼠源单抗的可变区cdr区域，其他区域是人源的，得到的人源化抗体的人源化比例可高达80-90%。此处科普下cdr区域，它是抗体互补决定区（complementary determining regions，cdrs），是与抗原分子上的表位氨基酸相互作用的区域，也称高变区（hypervariable region，hvr）。后续科学家们又发展出表面重塑技术，即对鼠源抗体的可变区进行表面残基的修饰处理，以降低其免疫原性。3.全人抗体。人源化抗体虽然显着降低了异体排斥反应，然而并未完全消除，其潜在的安全隐患使得科学家不断进行探索。近年来人们将核糖体展示技术、噬菌体展示技术应用于抗体药物的研发，使得制备全人抗体成为可能。噬菌体抗体库筛选是利用噬菌体展示技术，将编码抗体可变区的基因片段与噬菌体表面蛋白的编码基因融合（插入信号肽与衣壳蛋白基因间），以融合蛋白的形式呈现在噬菌体的表面，利用特定蛋白/抗原进行筛选获得高亲和力可变区的抗体片段。当使用人源的免疫细胞（或组织）得到的人抗体可变区基因片段构建噬菌体库，然后利用特定抗原进行展示库的筛选，即可获得针对某抗原的人源抗体片段及对应基因序列，最后通过体外蛋白表达及筛选可得到包含人抗体重链和轻链的特异性全人抗体。4.小分子抗体通常我们所说的抗体是全长抗体，包括了轻链和重链全长，全长抗体分子分子量在150~196kda之间。这么大的分子量在实际运用中常遇到组织渗透性差、易降解等问题，为解决这些问题，科学家开发出分子量小、结合力强的抗体片段，如单链抗体、fab抗体等。4.1 单链抗体（single chain variable fragment，scfv）由抗体的重链可变区与轻链可变区连接而成，分子量仅全长抗体的1/6，具有很好的组织穿透性，在临床治疗中得到很好的应用。单链抗体由于保持了全长抗体轻链和重链的可变区，其抗原结合位点没有变化因此仍具有良好的结合特异性。另外，单链抗体的多肽接头可根据需要设计为其他位点如金属螯合位点、连接药物位点等，在临床应用中是一种强有力的工具。4.2 fab片段（antigen binding fragment，抗原结合片段）保留了抗原结合区域，分子量是抗体全长的1/3，具有较好的组织渗透性，同时因为其没有fc段故免疫原性低，常用作导向药物载体及显影等。4.3 多价抗体是能结合多个抗原的抗体，是联合基因工程技术和化学偶联技术制备的一种新型抗体。目前关注较多的“双特异性抗体”，能结合两种不同的抗原，在肿瘤免疫治疗中具有显着的优势。例如，能结合肿瘤细胞表面抗原和杀伤性ｔ细胞表面抗原的双特异性单抗，可以促使这两种细胞彼此靠近，利于杀伤性ｔ细胞杀伤肿瘤细胞，起到促进治疗的作用。

东曹生命科学（Tosoh Bioscience）是全球知名的色谱分离解决方案供应商，近日发布了一款新型疏水层析填料——TOYOPEARL Phenyl FT-750F，此款填料专为在流穿模式下纯化抗体而开发，即使在低盐浓度洗脱条件下也能有效去除抗体中的多聚体。Phenyl FT-750F的产品特点：超大孔径（＞100 nm）：有效吸附如多聚体类的大分子杂质强疏水性：即使在低盐浓度下也能实现流穿分离上样量：50-100 g/L resin优异的回收率＞95%对于疏水性较弱的样品，也可以采用吸附洗脱模式Phenyl FT-750F的分离选择性：下图所示为Phenyl FT-750F与TOYOPEARL疏水填料家族的其他产品有着不同的分离选择性。抗体吸附力：Phenyl-650M＜Butyl-650M＜Phenyl FT-750F＜Hexyl-650C。图1 Phenyl FT-750F与其他TOYOPEARL疏水填料的分离选择性比较（单克隆抗体）Phenyl FT-750F的流穿模式下抗体的纯化效果：下图是使用Phenyl FT-750F在流穿模式下分离抗体时，在各种上样量及盐浓度条件下均可获得优异的纯度和回收率。可以使用0.15 mol/L NaCl进行洗脱。图2 在不同上样量及盐浓度下纯度与回收率的变化Phenyl FT-750F与市售其他同类HIC填料对比：下表显示了在疏水流穿模式下Phenyl FT-750F分离抗体的得到高纯度、高回收率的单体，优于其他同类市售HIC填料产品。表1 Phenyl FT-750F与市售同类填料产品的比较如需了解本款填料的更多信息，可点击以下链接下载产品介绍资料：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH101626/down_1209292.htm

由于在流式细胞实验过程中，荧光抗体对单细胞悬液的标记效果直接影响实验的数据质量。因此，需要考虑各种影响流式抗体品质及检测效果的因素，例如抗体特异性、荧光素信号强弱、荧光素标记方式、同型对照等。流式抗体的选择：1 流式抗体本身也是抗体，所以选择流式抗体一定要满足抗体选择蕞基本的条件：目标蛋白特异性，反应种属以及应用实验。2 流式抗体荧光标记的方式包括直接标记和间接标记两种。在流式实验过程中，尽量减少实验工序和过程，以保证实验的真实和准确性。因此在条件允许的范围内，建议尽量用直接标记的抗体进行实验而不去做间接标记。3 流式抗体荧光标记的选择：如果实验中检测单一指标：不同荧光标记在不同的仪器上强度不同。FACS Calibur仪器为例：PE ＞APC ＞PE-Cy5 ＞PerCP ＞FITC ＞PerCP-Cy5.5，通常来说，PE蕞强，适用于弱表达抗原。FITC强度较弱，适用于强表达抗原，使用范围比较广。用户需根据检测的目标蛋白进行具体选择。如果同时检测多个指标：确认流式细胞仪能检测多少个通道：流式抗体每个通道只能选择1种荧光素。各个通道之间的荧光素可以随意搭配。如：实验者同时检测三个指标，可以在图1中绿色、黄色和红色三个通道中各选一个适当的荧光素标记，FITC、PE和PE-cy5。切忌所有指标选择同一个通道的荧光标记，以防止荧光的重叠和相互干扰，影响蕞后结果。因此，流式细胞仪的通道越多，同一份样本能同时做的表面/胞内标志就越多。常用荧光标记包括FITC, PE, PEcy5, PEcy5.5, APC等。同型对照的选择：流式细胞实验和其他抗体相关实验有点不同的就是需要选择同型对照。同型对照，是用于消除由于抗体非特异性结合到细胞表面而产生的背景染色，相当于实验的阴性对照。同型对照选择与标记抗体同种属来源，同亚型，同荧光标记的抗体。比如：抗人的CD3的PE标记的抗体，小鼠的IgG2a。同型对照选择PE标记的小鼠的IgG2a。流式抗体使用注意事项：1、建议实验细胞的数量和抗体的比例要适当。细胞过量或抗体过量都可能使实验结果受影响，因此需要优化试验条件。注：不同的流式技术对抗体的需求量有较大差异，例如传统流式细胞术 （采用鞘液流系统）需要1×106个细胞为起始上样量，抗体用量为10μl，而微流式细胞术 则只需5×105个细胞，抗体用量减少到5μl。2、直标的流式抗体应该4℃避光保存，不要冷冻。3、尽量选择经实验验证的流式抗体，以保证实验结果。

单克隆抗体(mAb)是制药行业增长最快的治疗方法之一，mAb的高阶结构(HOS)影响药物与靶标的结合特异性，从而影响治疗效果和副作用。若储存而导致HOS发生变化，例如蛋白质错误折叠和聚集，会导致稳定性降低、功效丧失或可能的免疫原性。因此，监测HOS对保证mAb疗法的有效性和安全性至关重要。X射线晶体学和核磁共振(NMR)光谱可以提供原子级分辨率，但存在费时费样品的缺点；生物物理技术，如差示扫描量热法(DSC)、动态光散射(DLS)、荧光光谱、红外(IR)光谱和圆二色(CD)光谱只能提供低分辨率的整体构象。焦碳酸二乙酯(DEPC)作为亲电子试剂能够修饰溶剂可接近的亲核侧链（Cys、His、Lys、Thr、Tyr、Ser）和蛋白质的N末端，这些残基产生的羧基化产物具有+72.021Da的质量转移，经过蛋白水解消化、液相色谱分离和串联质谱分析后，可以识别和半定量特定的蛋白质修饰位点。将一种条件（例如天然）与另一种条件（例如加热）进行比较时，特定残基处共价标记程度的变化可用于探测蛋白质的HOS变化（图1）。在这篇文章中，作者使用DEPC共价标记联用质谱，以利妥昔单抗作为单抗药物的模型，以期在远低于mAb治疗药物熔点的温度下能够特异性检测细微HOS变化，并通过活性测定进行验证。图1. DEPC 标记与质谱联用分析单抗药物结构的流程在通过共价标记研究热应力（heat stressed）利妥昔单抗之前，作者使用CD光谱、荧光光谱和动态光散射(DLS)来识别加热对蛋白质结构的干扰。发现当在低于其熔点的温度下加热利妥昔单抗4小时时，这三种技术在45°C或55°C时无法检测到显著的结构变化，而在65°C时仅显示出轻微的变化。随后作者团队使用DEPC CL-MS探测利妥昔单抗的细微结构变化。在45°C压力下的利妥昔单抗样品中发现DEPC标记水平的变化较少，大多数变化是由于蛋白质受热去折叠导致的标记增加（图2），且可变区的变化远少于恒定区。超过70%的标记变化发生在Tyr、Ser和Thr残基处，而发生在His和Lys残基处的标记变化始终小于20%。标记变化表明，45°C时的结构变化主要是局部微环境的变化，而非溶剂可及性差异显著的大结构变化，也就是说修饰位点分散在整个蛋白质结构中，而不是集中在蛋白质的某些区域。图2. 45°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。活性测定能反映一定程度的结构变化对利妥昔单抗活性的影响，从而验证DEPC标记结果。桥接ELISA的结果表明，在预热至45°C后，利妥昔单抗的Fc结合活性没有显著变化（图3a），Fc区域的CDC活性估计在45°C热应激后保持不变（图3b），利妥昔单抗的Fab结合活性估计与对照样品没有差异（图3c）。活性测定结果表明蛋白质在45°C时没有发生显著的结构变化。在Fab和Fc区域中标记变化的残基数量相对较少，主要标记对局部微环境变化更敏感的Tyr、Ser和Thr残基。修饰位点分散在整个蛋白质中，对Fab和Fc区域的构象几乎没有影响，与共价标记质谱联用的测定结果相吻合。图3.使用单抗活性测定验证CL-MS实验揭示的结构变化。Fc区的结构完整性通过(a)测量Fc与捕获抗体结合的利妥昔单抗桥接ELISA和(b)测量补体依赖性细胞毒性的Alamarblue测定来评估。Fab区域的结构完整性通过(c)Raji细胞下拉试验评估，测量Fab与B细胞CD20抗原的结合。55°C加热4h后利妥昔单抗所有结构域的残基修饰程度都发生了显著的变化，尤其是Fab区域的VH和VL结构域。（图4）加热至55°C时，His和Lys残基处发生的标记变化几乎是45°C的两倍，表明蛋白质在这些区域展开；Fab区域标记水平发生显著变化，特别是在VH、VL和CL域。这表明利妥昔单抗的Fab区域存在局部结构变化，据报道这也是IgG1分子中对热应激最敏感的区域。Fc区域中没有观察到类似的发生标记变化的残基聚集，Tyr、Ser和Thr处的大多数标记变化为中度或高度变化，这些结果表明蛋白质拓扑结构可能发生变化。图4. 55°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。尺寸排阻色谱(SEC)测量表明在65°C加热条件下存在高分子量物质。将DEPC CL-MS方法应用于65°C热应力的利妥昔单抗后，发现所有利妥昔单抗结构域的标记发生显著变化（图5），主要体现为标记的减少，这可能是因为蛋白质聚集。利妥昔单抗的Fab和Fc区均发现标记减少的残基簇，活性测定结果显示Fc结合和CDC活性的降低（图3），说明了Fc区特别是CH3结构域的标记变化，与DEPC标记结果一致。图5. 65°C 热应力 4 h 后 DEPC修饰程度的变化。饼图表示在利妥昔单抗的每个结构域内标记变化显著的修饰残基比例。红色代表标记增加，而蓝色代表减少。条形图表示共价标记变化程度低 (L)、中 (M) 和高 (H)的残基数量。总结DEPC标记技术的结构分辨率和灵敏度足以探测细微的蛋白质构象变化，该技术与质谱联用可在低于Tm的温度下揭示利妥昔单抗中的细微HOS变化，与经典的生物物理技术互补。总体而言，鉴于CL-MS简便、灵敏的特点，该方法将适用其他抗体药物的结构研究。

文/Tosoh Bioscience应用专家Jonas Wege 单克隆抗体是目前生物制药行业中成熟的靶向分子，适用于治疗各种疾病，且生产便捷、易于放大。然而，生物制药的创新者并没有安于现状，而是不断推动当前疗法背后的科学进步。抗体片段是目前最具前景的一种形式，不仅能够改善靶向点位，还能够提高亲和结合力。另外，工程技术的不断进步也推动了抗体片段重组生产变得更加经济。抗体片段是相对较新的技术，正确的分析和纯化对于为患者提供安全、有效的治疗至关重要。我们的生物制药合作伙伴不仅信赖Tosoh Bioscience高质量的色谱解决方案；他们还相信我们的专家能够帮助他们开发最具性价比效益的工艺流程。 减轻负担生物制药厂家一直致力于在抗体捕获阶段生产更高浓度的产品，继而保证后续所有操作（包括精制）具有更高的成本效益和时间效率。然而这是一个史无前例的挑战，因为片段无法与Protein A（依赖于Fc结合）等传统层析填料结合。目前来说，Protein L是应对这类纯化挑战的第一选择。Protein L填料基质表面的蛋白质通过Kappa轻链（存在于许多抗体片段中）与抗体结合来清除杂质。尽管Protein L非常适合纯化抗体片段，但与Protein A相比，Protein L仍然属于一种新型的层析介质。开发人员报告称，传统的Protien L填料表现出的动态吸附载量更低。简而言之，最终只有少量的靶向分子能够吸附到层析柱中，进而限制了层析柱的性能，导致抗体捕获步骤更加昂贵、更加费时。制造商面临的另一个潜在难题是填料在重复清洗过程中的化学稳定性较低。层析柱运行后，通常需要使用碱性溶液进行清洗。然而，传统Protein L填料化学稳定性差，往往会导致性能部分损失。为应对该问题，就需要在清洗少量次数后更换填料，导致成本升高、工作量增加。 为了应对挑战，东曹开发了一种行业领先的耐碱性Protein L层析填料——Toyopearl AF-rProtein L-650F。其设计首先考虑到了高动态吸附载量，意味着层析柱中的填料能吸附更多蛋白，纯化相同数量靶向分子需要的运行次数更少。事实上，我们的Protein L亲和填料对Fab的动态结合载量在任何驻留时间内都至少是其他市售填料的两倍以上，这显然更有助于提高生产效率和生产力。我们不仅研究了填料在抗体片段捕获步骤中的性能，还探讨了填料在整个纯化过程中的可重复使用性。由于提高了填料的耐碱性，因此可以在同一色层析柱上运行多次纯化循环。最后，我们还针对不同的清洗方案进行了广泛的试验，加上我们在填料方面的专业知识，极大地提高了产品的纯度和填料的寿命。因此，我们的生物制药合作伙伴所需的填料更少，能够将更多资源用于开发最有效的工艺过程，并且借助我们的专业知识尽快完成工艺开发。 成功背后的科学虽然我们的Protein L填料促进了抗体片段捕获工艺的革新，同时我们也认识到了持续改进的迫切性，对东曹来说，这意味着我们将持续专注于高质量的研发。事实上，不论是我们内部的独立研究，还是与外部伙伴的合作，我们一直奋战于多个更加广泛的研究项目，旨在优化整个工艺流程的生产效率。比如，目前我们正在评估如何将Protein L介导的捕获步骤转移到连续流色谱中。我们期望这种具有成效的、高效的选择能够为我们的客户带来无限可能。 最重要的是，东曹始终致力于开发更加高效的抗体片段纯化解决方案。凭借悠久的历史经验和丰富的技术专长，我相信我们是寻求节省成本和提高生产率的药物研发公司的最佳合作伙伴。解决方案 Wacker Biotech（瓦克生物技术）是WACKER Group下属的负责生物制药业务的公司。该公司在使用大肠杆菌作为表达系统生产抗体片段方面有着多年的经验。但这一过程并非没有挑战。这里，Wacker Biotech的业务发展经理Ilona Koebsch和下游工艺专家Thomas Walther就该公司面临的一些生产挑战，以及东曹是如何协助其开发解决方案方面进行了阐述。 最有趣的抗体片段亚型是什么？ Koebsch：抗体片段的尺寸、结构和功能各不相同。但是，从治疗角度来看，Fab和所有包含抗原结合位点的变体算得上是最有趣的抗体片段技术的代表。值得注意的是，片段尺寸足够小，才能穿透组织，这对于许多治疗和免疫组织化学来说是必不可少的。另外，由于这些片段相对较小，使用原核表达系统（如大肠杆菌）进行生产也更加容易，更加经济。生产Fab面临的主要挑战是什么？ Walther：根据结构的不同，Fab既可以是可溶性的，也可以组装成包涵体（聚集的结合蛋白）。生产厂家还必须在发酵及下游工艺中保持其折叠和结构，确保Fab具有生物活性。对于上游工艺，主要任务始终是找到表达系统（宿主和质粒）和培养参数的最佳组合，以实现高效、稳健的生产工艺。但是，在我看来，最关键的挑战是找到合适的模型来模拟特定结果，或是在实验室规模下模拟大规模生产过程。在下游工艺中，挑战主要包括样品结构的复杂性、开发时间的长短以及亲和填料对大多数常见清洗方案的低耐受性。WACKER是如何应对这些挑战的？ Koebsch：WACKER开发了两种独特的基于大肠杆菌的表达系统，能够高效生产不同的抗体片段。ESETEC是一种独特的表达系统，可控制发酵液中正确折叠的重组蛋白产品的分泌。简而言之，这有助于简化初级回收和纯化过程，从而降低产品成本。我们还针对疏水性抗体片段开发了FOLDTEC技术。该技术包括高效的大肠杆菌菌株、不含抗生素与噬菌体的质粒保持系统，以及全面的复性技术。我们没有相关的专利技术来解决下游工艺中存在的难题。高通量、良好的分辨率、低背压、易于操作（就柱填料而言）、洗脱时间短、使用寿命长、非特异性吸附低，这一切对于层析填料来说都是必不可少的！东曹是如何协助WACKER应对这些挑战的？ Walther：我们在一个项目中使用了我们以前的首选填料，但由于吸附载量太低而失败了。此时，我们在WACKER其他分公司同事的推荐下，使用了东曹的AF-rProtein L-650亲和填料。我们将东曹的填料与其他三种声称可以特异性结合Kappa轻链的填料进行了比较。我们发现，AF-rProtein L-650填料的结合能力明显高于竞品（约3倍），而且目标蛋白的回收率也更高。同时，蛋白杂质的含量也是测试填料中最低的。最后，AF-rProtein L-650的流速也明显优于其他测试填料，这使我们能够用更小的柱体积来装填填料，为我们的客户带来了真正的成本优势。我们还得到了东曹填料和技术销售专家的大力支持，在为填料产品选择合适型号的层析柱方面获得了建设性的建议。很明显，东曹Protein L对于其他同类填料是一个强大的竞争对手，它应该会让其他供应商重新考虑他们当前的产品阵容。文章来源：The Medicine Maker：https://themedicinemaker.com/fileadmin/issues/1021_TMM_Issue.pdf

SHIMSEN Ankylo Protein A在单克隆抗体（单抗）药物的生产过程中，需要测定细胞培养上清液中的单抗滴度或者浓度，以筛选出高产品的单抗药物。岛津最新推出SHIMSEN Ankylo Protein A色谱柱，采用高交联度PS/DVB基质，键合重组Protein A蛋白，适用于单克隆抗体（mAb）和Fc融合蛋白的高速效价分析。极强耐碱性高载样量吸附低、优异的重现性峰形对称 优异的重现性良好的重现性吸附低、优异的线性高载样量产品信息SHIMSEN Ankylo Protein A(15μm,2.1x30 mm)货号: 380-01215-74立即询价点击立即查看最新药斯卡排行榜

导读抗体药物在临床上主要用于癌症、自身免疫、代谢和传染病等疾病的治疗。与小分子药物相比，抗体药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄具有独特的药代动力学特征。2020版《抗肿瘤生物类似药治疗药物监测药学专家共识》中多数专家强烈推荐对其进行监测，以实施个体化治疗策略。纳米表面分子导向限制性酶解- nSMOL（nano-Surface and Molecular Orientation Limited Proteolysis）技术是岛津开发的革新性技术，可以选择性酶解Fab 区域特征肽段，克服了全酶解技术及ELISA法诸多缺点，具有更好的选择性和重现性，是复杂基质中抗体药物定量的新利器。突破传统方案，nSMOL技术 – 抗体药物定量新视野以往对抗体药物的检测主要是采用ELISA试剂盒完成，但ELISA方法存在开发时间长、准确性一般、假阳性率高、线性范围窄等问题。而LC-MS/MS方法可以很好地弥补ELISA法的不足，但是如果前处理方法不够成熟，面对复杂的基质组分，常导致选择性和重现性不佳、检测耗时或灵敏度不理想的情况。01 技术原理nSMOL技术同时弥补了ELISA法及传统全酶解LC-MS/MS法的不足，技术原理如图1所示，其利用胰酶纳米颗粒与固化树脂之间孔径的差异，限制胰蛋白酶与抗体药物的接触区域，可以选择性酶解Fab 区域特征肽段。图1. nSMOL技术选择性酶解原理摘自Iwamoto N. et. al.Analyst, 2014, 139, 576-58002 技术优势nSMOL技术能确保获得靶标蛋白特异性肽段，降低样品的复杂程度，克服了传统溶液全酶解技术中存在的酶解产物复杂、酶解效率低、酶解重现性差，内源性干扰严重等问题，从而表现出良好的选择性和重现性。与ELISA法相比（见表1），其开发周期更短，定量特性更适合高灵敏、高特异性、多种抗体药物的高通量测定。03 应用广阔nSMOL技术开启了抗体药物定量分析的新视野，经过岛津与客户的不断研究探索，该技术已在不同治疗用途抗体药物的研发、质控、临床治疗药物监测中得到成熟应用。图2展示了国内外相关应用成果。截至目前，全球已上市100余种抗体类药物，nSMOL技术应用前景十分广阔。图2. 国内外相关应用创新临床应用，nSMOL技术实现多种炎症治疗性抗体药物同时监测临床上多种抗体药物均可用于炎症性免疫疾病的治疗，因此同时定量监测人血液中多种抗体药物浓度的分析方法，具有迫切的临床需求。01 nSMOL临床应用nSMOL技术发明人 - 岛津生命科学研究中心Takashi Shimada博士及其科研团队，2019年在《Journal of Immunological Methods》期刊上发表文章，使用nSMOL技术开发了9种抗体和Fc-融合蛋白(英夫利昔单抗、阿达木单抗、尤特克单抗、戈利木单抗、依库珠单抗、依那西普和阿巴西普、托珠单抗和美泊利单抗)的LC-MS生物分析方法，通过临床试验进一步论证了该技术在多种抗体药物浓度同时监测应用中的巨大价值。该文章中样品的处理方式采用了改进的nSMOL反应条件, 如图3所示。图3. 9种抗体和Fc-融合蛋白的nSMOL样本处理流程首先样品在缓冲液中与结合有Protein A的树脂混合，样品中的抗体被亲和富集。第二步，富集后的树脂与含固定化胰酶纳米颗粒混合，其表面固化的胰蛋白酶可以与树脂所富集抗体的Fab区域进行充分接触，特别是Fab区域中的CDR相关特征肽段被选择性酶解下来，洗脱后进行LC-MS/MS定量。为提高低敏抗体托珠单抗和美泊利反应效率，采用了250 mM TCEP-HCl水溶液的酸化还原加速条件进行处理，得到了良好的结果。9种抗体和Fc-融合蛋白通过特征肽段的LC-MS/MS检测，获得了其典型MRM色谱图（图4a,图4b），9种药物具有良好的灵敏度、色谱保留及峰形。图4. 9种抗体和Fc-融合蛋白药物典型MRM色谱图根据日本厚生劳动省药品和食品安全局评估和许可司发布的《药物开发中生物分析方法验证指南》进行了详细验证。验证结果显示该方案的定量灵敏度、线性范围、重复性、准确性等指标均满足该类抗体治疗药物监测需求。02 临床研究2017年11月至2019年1月，京都大学医院招募了45名患有类风湿关节炎(RA)或炎症性肠病(IBD)的日本患者参加这项研究。作者使用临床患者样本对比分析了9种药物同时监测与单个监测方法所得结果的相关性。部分结果见图5。图5. 两种方法定量结果相关性分析线性回归拟合Pearson相关分析表明，两种监测方法所得结果之间具有良好的相关性，且对照组各数据在95%置信区间内具有较高的重现性和较低的变异。作者经过严苛的方法学验证及临床实验，证明了基于nSMOL技术的LC-MS/MS法可以同时定量人血清中多种抗体及Fc-融合蛋白药物，并应用于治疗药物监测，助力患者个体化精准用药。结语nSMOL技术结合岛津三重四极杆质谱仪能够较好地解决单克隆抗体药物在定量分析中的难题，是抗体药物血药浓度监测不可或缺的高效工具。该方案为治疗性抗体药物的治疗药物监测(TDM)提供了更加简便高效、准确稳定的检测方法，期待其临床应用能够助力个体化治疗策略的探索与实践。撰稿人：任彪文中推荐技术方法方案仅用于医学专业人士技术交流，不作为临床诊断依据。如需深入了解更多细节，欢迎联系津博士sshqll@shimadzu.com.cn

大家好，本周为大家分享一篇文章，Added Value of Internal Fragments for Top-Down Mass Spectrometry of Intact Monoclonal Antibodies and Antibody−Drug Conjugates [1]，文章的通讯作者是加州大学洛杉矶分校化学与生物化学系的Joseph A. Loo教授。　　抗体-药物偶联物(Antibody - drug conjugates, ADC)是一种很有前景的治疗药物，它通过linker为抗体提供高效的细胞毒性有效载荷，以提高其抗肿瘤功效。将linker和有效载荷偶联到抗体上，给ADC带来了额外的异质性，增加了对其全面表征的挑战。自上而下的质谱(TD-MS)技术近年来在单克隆抗体的表征中得到了广泛的应用，与自下而上质谱(BU-MS)和中下质谱(MD-MS)相比，TD-MS具有最简单的样品制备流程和保留单克隆抗体内源性修饰的优势。然而，对于抗体大小的蛋白质和具有显著二硫键组成的蛋白质，TD-MS的断裂效率较低，获得的序列和药物偶联位点信息有限。　　为了增加TD-MS的序列信息含量，一种策略是将不包含蛋白质序列N端和C端的内部片段纳入数据分析工作流程中，这种方法已被证明有助于二硫化完整蛋白的TD-MS表征。在这篇文章中，作者发现在TD-MS中分配内部片段将mAb序列覆盖率提高到75%以上，并允许确定链内二硫键连接和各种N-糖基化类型。对于治疗性非特异性赖氨酸连接ADC，几乎60%的假定药物偶联位点被识别。　　内部片段可以在不破坏二硫键的情况下进入结构紧密、碎片化效率高度受限的区域，因此有可能大大增强完整单克隆抗体的序列信息。作者对完整的NIST单抗的5个最丰富的电荷态采用了ECD和HCD两种碎片化方法，并将每个电荷态的两种碎片化方法的TD-MS结果结合分析。内部片段的纳入提高了二硫键约束区域的序列覆盖，例如，轻链Cys133和Cys193之间的二硫约束序列几乎完全由内部片段覆盖(图2A)，重链的Cys147-Cys203和Cys264-Cys324序列区也是如此(图2B)，而这些区域是末端片段难以触及的。CDR的覆盖率从53%增加到60%，这表明纳入内部片段可以更深入地了解这一关键区域。总体来说，轻链的序列覆盖率从54%提高到83%，重链从28%提高到72%，合并后整个NIST单抗的序列覆盖率从36%增加到76%(图1)。重链比轻链的覆盖率提高更为显著，这表明随着蛋白质分子量增大，分配内部片段变得更有价值。　　图1. 考虑(A)轻链、(B)重链和(C)全单抗内部片段前后不同序列区域的序列覆盖率，包括非二硫约束序列(Free)、二硫约束序列(SS-constrained)、全序列(Full)和CDR序列(CDR)　　图2. (A)轻链和(B)重链的NIST mAb序列覆盖图谱。蛋白质骨架上的蓝色、红色和绿色切割分别代表b/y、c/z和by/cz片段。序列上方的实线表示末端片段序列覆盖率，序列下方的实线表示内部片段序列覆盖率。紫色虚线表示链内二硫键，浅灰色表示受二硫键约束的序列区域，橙色表示互补决定区域(cdr)。　　HCD能够在不破坏二硫键的同时仅碎裂蛋白质主干，因此作者在完整的NIST单抗上应用HCD来生成含有完整二硫键的片段，以确定二硫键连接。在每个形成链内二硫键的半胱氨酸上应用-1H的修饰，以表明它们的完整性。对于轻链，52个末端片段和12个内部片段穿过S - S键I, 17个末端片段穿过S - S键II, 6个末端片段穿过两个二硫键，清楚地显示了这两个二硫键的连接模式(图3A)。靠近重链两端的两个二硫键，S - S键I和S - S键IV，被89个末端片段和9个内部片段穿过 而中间的两个二硫键，S−S键II和S−S键III，只有24个内部片段穿过，没有末端片段穿过(图3B,C)。这些结果证明了NIST单抗重链的链内S - S连通性，重要的是，中间的两个S - S键模式只能由内部片段确定。除了确定链内S - S连通性外，分配内部片段也有助于鉴定N糖基化。当纳入内部片段时，额外分配了25个含有G0F的片段，42个含有G1F的片段和34个含有G2F的片段，这表明分析内部片段对N-糖基化鉴定的能力。　　图3. (A)轻链、(B)重链、(C)仅含完整NIST单抗内部片段的重链，在每个形成链内二硫键的半胱氨酸上施加一个氢损失后，通过HCD TD-MS生成片段位置图。　　内部片段可以确定赖氨酸连接ADC的药物偶联位点。作者采用了类似的方法，将ECD和HCD应用于先前已充分表征的非特异性赖氨酸连接ADC。ADC的TDMS在轻链上仅产生8个与DM1结合的末端片段(图4A)。分配内部片段显著提高了DM1偶联位点的测定。ADC的TD-MS在轻链上产生61个1- dm1结合和15个2 - dm1结合的内部片段，定位了3个偶联位点(K106, K114, K133)，并将鉴定的两个偶联位点缩小到4个赖氨酸残基(K153, K160, K170, K175)(图4A)。对于重链也观察到类似的结果。综上所述，对于完整的ADC，仅用末端片段确认了16个偶联位点，而在包含内部片段后，这一数字增加到52个，覆盖了约58%的抗体所有假定的偶联位点。　　图4. 由ECD和HCD TDMS生成的完整IgG1-DM1 ADC (A)轻链和(B)重链片段位置图。黑色垂直虚线表示赖氨酸的位置。　　在这项工作中，作者首次报道了在完整的NIST单抗和异质赖氨酸连接ADC的TD-MS表征中分析内部片段的好处。内部片段的包含末端片段难以达到的二硫键约束区域，显著增加了完整单克隆抗体的序列覆盖率。重要的PTM信息，包括二硫键模式和N糖基化，可以通过包含内部片段获得。最重要的是，内部片段可以帮助确定高度异质赖氨酸连接ADC的药物偶联位点。　　撰稿：夏淑君　　编辑：李惠琳　　文章引用：Added Value of Internal Fragments for Top-Down Mass Spectrometry of Intact Monoclonal Antibodies and Antibody-Drug Conjugates

抗体偶联药物是指将具有高度靶向性的单克隆抗体，通过特定的一段连接片段，实现同具有细胞毒性抗肿瘤药物的偶联，从而将抗体的高度选择性与药物的抗肿瘤活性合二为一。2021年8月8日，荣昌生物与Seagen（SeagenInc. 纳斯达克：SGEN）达成一项全球独家许可协议，以开发和商业化其抗体偶联药物（ADC）维迪西妥单抗，9月22日，国家药品监督管理局（NMPA）药品审评中心（CDE）官网显示，荣昌生物（09995.HK）靶向Claudin18.2的抗体偶联药物（ADC）RC118获得临床试验默示许可，适应症为Claudin18.2表达阳性的局部晚期不可切除或转移性恶性实体瘤。国内研发实力增强，中国ADC药物研究大有可为，期待为患者造福。 目前在研的ADC药物见下表：ADC结构主要由靶向抗体，连接子linker以及高效价小分子细胞毒性药物。药物研究过程涉及到重要关键质量属性，包括药物/抗体比率DAR（drug-to-antibody ratio），药物荷载分布，未偶联抗体，残留药物，大小异质性以及电荷异质性，以关键的DAR研究为例，DAR表示与抗体偶联细胞毒性药物的平均数量，是ADC药物重要质量属性。现在研厂家的pepline DAR值有不同设计的缘由，低药物荷载时，ADC效力可能会降低或达不到要求，高药物荷载，可能会影响毒性以及代谢问题。表.ADC药物重要关键质量属性 对于ADC药物DAR值分析，推荐使用液相以及液相串联质谱方法分析。根据该指南要求，岛津推荐：Nexera生物惰性液相以及Nexera LC40液相 Nexera Bio生物兼容液相系统 岛津生物兼容液相Nexera Bio系统流路采用生物惰性材料，不仅耐腐蚀，而且能减少生物大分子的吸附，保证生物大分子的完整性，有效保障分析重复性和仪器耐用性。 Nexera Bio生物兼容液相系统特点：● 泵头、混合器、进样针、样品环和接头配件等均采用生物惰性材料，耐腐蚀、抗吸附；● 耐高压不锈钢包覆的Peek管路，提升系统耐压至66MPa；● 标配输液泵柱塞清洗蠕动泵，有效降低盐析，实现良好的送液稳定性，并防止泵头腐蚀。 Nexera LC-40 系列 Nexera系列HPLC与人工智能和物联网结合，实现智能化和自动化。融合“AI”和“loT”技术，轻松应对RNA类物质分析液相色谱仪。 ADC样品DAR值分析案例通过岛津液相以及HIC色谱柱可自动化分析得到DAR值计算报告。 更多内容了解或仪器配置应用了解，请联系岛津工作人员！ 参考文献：[1] Wagh A , Song H , Zeng M , et al. Challenges and new frontiers in analytical characterization of antibody-drug conjugates[J]. mAbs, 2018:0-0. 岛生物药， 津心为您

抗体的质量受pH、温度、和细胞培养代谢物等工艺参数的影响[1]。抗体等生物药需要进行质量控制，以确保质量和安全。这些生物药不仅需要通过串联质谱等物理化学方法进行表征，而且还必须研究它们的生物活性。传统方法例如酶联免疫吸附测定（ELISA）[1] [2]）被用于活性测定。然而，这些检测不能提供动力学和亲和力数据[1]。另一种方法是表面等离子体共振（SPR）技术。SPR是一种表征蛋白质的强大技术，作为一种无标记技术，利用它可以实时检测蛋白质相互作用，并且样品使用量少[2]。大型SPR系统已被用于蛋白质质量控制[2] [3]。尽管如此，大型SPR设备的使用仍然有限，仪器需专人使用，操作复杂，耗材成本高[4]。另一方面，个人型SPR设备可以让科学家快速的检测样品，轻松获得验证质量所需的有价值的动力学和亲和力数据，而不影响灵敏度和特异性。在本应用中，我们演示了如何使用个人型SPR设备（P4SPR™）轻松确定哪种来源的抗核衣壳抗体与SARS-CoV-2核衣壳重组蛋白具有最佳的结合性能。Djaileb等人在ChemRXiv论文中描述了更详细的实验过程[6]。图1显示了固定SARS-CoV-2核衣壳蛋白检测抗核衣壳抗体的方案。通常，金传感器表面用Afficoat[4]修饰。用EDC / NHS处理，然后用醋酸钠洗涤。将SARS-CoV-2核衣壳重组（rN）蛋白溶液（10μg/ mL）添加到表面并处理20分钟；再次用醋酸钠洗涤。蛋白质修饰的表面被1M乙醇胺封闭10分钟（pH 8.5）以减少非特异性吸附。通过运行缓冲液（RB）对其进行平衡。随后，将来自不同来源的抗体制造商的抗核衣壳抗体溶液（10 μg/mL）（表1）手动注入传感器，并在每个通道（图2，通道A-C）收集SPR响应信号，一次进样获得3次重复试验数据。在引入新的抗体溶液之前，使用运行缓冲液和甘氨酸溶液进行洗涤。使用AntiRBD（受体结合结构域）作为对照（图2，通道D），以校正温度和体折射率的任何波动。SPR偏移的差异根据测量开始到结束的共振单位（RU）差异确定[6]。结果和讨论整个实验测试4种不同来源的抗体抗核衣壳所花费的总时间2.5小时。每次注射的平均时间约为18分钟，注射和再生的平均总时间为25分钟。图3显示了所有3个样品通道中抗核衣壳抗体第一和第二来源的SPR响应。可以清楚地看到抗核衣壳抗体与SARS-CoV-2核衣壳重组蛋白的互作响应。图4显示了所有四次进样的平均信号曲线图。图5显示了各种来源（按进样顺序）的抗核衣壳抗体（即浅蓝色的RU强度）互作强弱。很明显，AB1，批次B（注射#2）表现出最高的SPR响应或活性。此外，值得注意的是，如果使用浓度梯度的抗体或分析物，还可以通过手动进样轻松确定解离平衡常数（KD）。结论很明显，个人型SPR仪器可以快速对抗体进行质控，从而选择哪种抗体更适合于下一步的实验。这样可有效保障研究者的实验进展。同时，P4SPR也为生物制药产品进行质量控制提供了一种快速简便的方案。P4SPR优势Affinité 仪器的 P4SPR™ 是一种用户友好型仪器，可用于对蛋白质进行一般质量控制。无论蛋白质供应来自新供应商还是已经储存了一段时间，P4SPR™都可以轻松区分高活性和低活性蛋白质。此外，抗体样品不需要复杂的样本制备，可以稀释后直接注射样到仪器中。由于其多通道的功能设计，P4SPR 可提供快速、实时的数据和精度。参考文献1. M. Zschatzsch, Paul Ritter, Anja Henseleit,Klaus Wiehler, Sven Malik, Thomas Bley,Thomas Walther, Elke Boschke, "Monitoringbioactive and total antibody concentrationsfor continuous process control by surfaceplasmon resonance spectroscopy," Eng. LifeSci., vol. 19, pp. 681-690, 2019.2. Pranavan Thillaivinayagalingam, JulienGommeaux, Michael McLoughlin, DavidCollins, Anthony R. Newcombe,"Biopharmaceutical production: Applicationsof surface plasmon resonance biosensors," J.Chromatogr. B, vol. 878, pp. 149-153, 2010.3. C. Gassner, F. Lipsmeier, P. Metzger, H. Beck, A.Schnueriger, J.T. Regula, J. Moelleken,"Development and validation of a novel SPRbased assay principle for bispecific molecules,"J. Pharm. Biomed. Anal., vol. 102, pp. 144-149,2015.4. "Affinité Instruments," [Online]. Available:https://affiniteinstruments.com/5. H. Wang, Jing Shi, Youchun Wang, Kun Cai, QinWang, Xiaojun Hou, Wei Guo, Feng Zhang,"Development of biosensor-based SPRtechnology for biological quantification andquality control of pharmaceutical proteins," J.Pharm. Biomed. Anal., vol. 50, pp. 1026-1029,2009.6. Abdelhadi Djaileb, Benjamin Charron, MaryamHojjat Jodaylami, Vincent Thibault, JulienCoutu, Keisean Stevenson, Simon Forest,Ludovic S. Live, Denis Boudreau, Joelle N.Pelletier, Jean-Francois Masson, "A Rapid and Quantitative Serum Test for SARS-CoV-2 Antibodies with Portable Surface Plasmon Resonance Sensing,"http://doi.org/10.26434/chemrxiv.12118914.v1, April 15, 2020.

使用“nSMOL Antibody BA Kit”实现对血液中治疗药物的监测预处理试剂盒“nSMOLTM Antibody BA Kit”岛津制作所和京都大学的研究小组领先全球开发出自身免疫性疾病１）治疗用抗体药物的同步定量分析技术。检测环节使用了岛津制作所的超快速液相质谱联用仪“LCMS-8050/8060”和预处理试剂盒“nSMOLTM Antibody BA Kit”２)。6月12日，联合研究成果发表在免疫学领域学术刊物《Journal of Immunological Methods》的网络版上。３)该研究从2017年4月开始历时2年，开发了从人血清中同步定量分析多种治疗用抗体的技术。具体来说，是指在相同分析条件下，对治疗自身免疫性疾病所用的7种抗体药物品（英夫利昔单抗、阿达木单抗、尤特克单抗、依库珠单抗、戈利木单抗、依那西普、阿巴西普）进行同时测定的技术。定量分析技术的有效性依据美国食品药品监督管理局（FDA）的指导标准４)进行了验证。从2017年12月开始的大约1年内，使用京都大学医学部附属医院收集的备检样品，对备检样品中所含的多种抗体药物的浓度进行检测，确认了同步定量分析值与过去取得的定量分析值之间仅有5%误差，属于高度一致的结果。本研究是在取得京都大学大学院医学研究科?医学部及医学部附属医院 医学伦理委员会的批准后实施的（批准编号：R0357、R0012、R1632）。在自身免疫性疾病的治疗中，关键是抗体药物的正确使用，为此，须使“血药浓度监测”（Therapeutic Drug Monitoring，以下简称“TDM”）生效。近年来，有报告表明部分疾病所使用的药物的血药浓度与药效具有相关性。例如，在关节风湿病方面，美国风湿病学会（ACR)和欧洲风湿病学会(EULAR)致力于通过血药浓度监测制定药效标准值。由于自身免疫性疾病伴有多种病情，因而会在多个诊疗科使用分别针对各种病情的抗体药物。针对各种药物单独进行TDM，存在着成本高、患者负担重等课题。本研究成果通过实现了自身免疫性疾病的抗体药物同步TDM，解决了上述课题，并开创了对多种疾病进行一元化且交叉式检查、制定相应治疗方针的可能性。此外，在医药品开发一线，本研究成果还可应用于生物仿制药的治疗效果验证等。岛津制作所通过正确使用医药品，减轻患者及医疗工作者的负担，并为控制医疗费增加而做出贡献。免疫细胞对自身的正常细胞及组织也反应过度并对细胞发起攻击而导致的疾病。关节风湿病等结缔组织病等为典型代表。超快速液相质谱分析系统用预处理试剂盒。与“LCMS-8050/8060”配合使用，可简便、迅速、高精度且低成本地实现抗体药物的药物动态分析。nSMOL法对抗体分子的N末端Fab领域进行选择性地解离和回收，通过质谱分析对单克隆抗体药物进行定量分析的本公司独有技术（nano-surface and molecular-orientation limited proteolysis）Multiplexed monitoring of therapeutic antibodies for inflammatory diseases using Fab-selective proteolysis nSMOL coupled with LC-MS. Iwamoto N, Takanashi M, Yokoyama K, Yonezawa A, Denda M, Hashimoto M, Tanaka M, Ito H, Matsuura M, Yamamoto S, Honzawa Y, Matsubara K, and Shimada T*. J Immunol Methods. 2019. pii: S0022-1759(19)30141-3. doi: 10.1016/j.jim.2019.06.014.https://www.fda.gov/files/drugs/published/Bioanalytical-Method-Validation-Guidance-for-Industry.pdf“nSMOL Antibody BA Kit”未进行基于医药品医疗器械法的医疗器械审批/认证等。不可用于治疗诊断目的及其相关手续。图片：超快速液相质谱联用仪“LCMS-8050”

p style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "说到抗体药物，主要是指单克隆抗体及其相关的大分子蛋白类生物药物。2019年全球药物销售排行榜的前15名中就有8个是单克隆抗体药物，其中艾伯维公司的阿达木单抗（修美乐）已连续8年蝉联榜首。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "单克隆抗体药物因具有更高的靶向性，可直达病变细胞，具有减少正常细胞受损，减少副作用等独特优势，一直是近几年来药物研发的热点。与小分子药物的原研药和仿制药情况一样，抗体药物在专利到期后，一般会迎来大批的生物类似药上市。包括目前国产已经上市的生物类似药：复宏汉霖的利妥昔单抗（汉利康），百奥泰生物的阿达木单抗（格立乐），海正药业的阿达木单抗（安健宁）和齐鲁制药的贝伐珠单抗（安可达）。其中的利妥昔单抗和贝伐珠单抗都是抗肿瘤生物类似药。另外我国还有将近400个在研的生物类似药。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "随着越来越多的单抗生物类似药的研发和上市，建立稳定可靠的生物基质样品中抗体药物生物检测方法对阐述其药代动力学，药效动力学及毒理学等方面的性质至关重要。尤其像在药物上市后临床使用阶段的治疗药物监测过程中，抗体药物的生物分析方法建立对临床合理用药具有重要的指导作用。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "2020年4月28日，由中国药理学会、中日友好医院发起，中国药理学会CTDM-GP项目组、中国药理学会治疗药物监测研究专业委员会、《中国医院用药评价与分析》杂志主办的“抗肿瘤生物类似药治疗药物监测专家共识线上发布会”成功召开。为广大临床药师和医师在临床真实世界如何开展抗肿瘤生物类似药治疗药物监测（TDM）提供技术指导，以强化抗肿瘤生物类似药在临床中的个体化用药策略，推动安全有效使用。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em "《抗肿瘤生物类似药治疗药物监测药学专家共识（2020版）》中明确提到推荐建立液相色谱-质谱分析方法（LCMS）测定贝伐珠单抗、曲妥珠单抗和利妥昔单抗的血药浓度，并进一步评价血清、血浆与全血样本的测定差异性。其推荐程度最高等级“强”这一列中，专家比例高达74.65%。/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/4a7ece57-8cc7-457f-8e9c-9045c3933df9.jpg" title="21.png" alt="21.png"//pp/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "针对抗肿瘤生物类似药物的生物分析方法开发，岛津除了可以提供LCMS分析仪器，更有基于纳米表面分子导向限制性酶解技术（nSMOL,nano-Surface and Molecular Orientation Limited Proteolysis）的定量试剂盒产品提供！/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/bb077e01-6f29-4dad-95f7-0447bfa6bf5c.jpg" title="22.png" alt="22.png"//pp/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "nSMOL 技术可在近生理条件下，完成对抗体药物的选择性酶解，并获得与之相应的特征性肽段组分。其工作原理是利用抗体树脂对样品中单克隆抗体药物进行捕获，之后通过蛋白酶纳米颗粒对树脂上抗体成分进行限制性酶解，得到多肽片段。/spanspan style="font-family: 宋体, SimSun "该酶解主要针对抗体的 Fab 区域，Fab 区域外余下部分不受酶解作用且仍保留在原树脂上（如下图所示）。因此，nSMOL 技术不仅能够保证获得特异性的抗体序列片段，而且限制性酶解技术大大降低了样品的复杂性，缩短样品前处理时间，提高了检测灵敏度。/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/cbd0bbc9-2957-4f4b-a7d1-7429a7260e60.jpg" title="23.png" alt="23.png"//pp style="text-align: center"img style="" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/8904d059-e668-47b7-8b86-2a3feab64929.jpg" title="24.png"//pp/pp/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "针对抗肿瘤抗体药物，岛津公司开发了针对人血浆中曲妥珠单抗、贝伐珠单抗、利妥昔单抗等单克隆抗体药物，基于nSMOL技术的定量分析方法，研究成果已在多个国际期刊中发表。另外针对自身免疫性疾病治疗用抗体药物（英夫利昔单抗、阿达木单抗、尤特克单抗、依库珠单抗、戈利木单抗、依那西普、阿巴西普），岛津开发了基于nSMOL技术的同时定量检测方法。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "对于生物药LCMS定量方法的开发，岛津同样可以提供针对定量肽段定制13C，15N高品质稳定同位素标记的服务，以及针对高通量样品处理的96孔前处理填料板！/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/c5f44149-61ab-4727-a083-4b5f2a780e44.jpg" title="25.png" alt="25.png"//pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "/spanbr//pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun "br//span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: right "span style="font-family: 宋体, SimSun "供稿人：岛津（上海）实验器材有限公司 市场部 周可鹏/span/pp/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em text-align: justify "span style="font-family: 宋体, SimSun " /span/ppbr//p

2014年3月10-11日，GE医疗生命科学部出席在厦门日航酒店召开的2014（第四届）抗体药物及新药研发高峰会，并推出抗体药物质量分析与过程控制的整体解决方案。会议期间，GE医疗生命科学部的技术人员与来自抗体药物研究开发、工业生产与质量控制，以及抗体药物临床研究领域的专家和业界相关人士，共同探讨生产质控和临床开发的热点话题，并在当前抗体药物及生物类似药市场蓬勃发展的大气候下，分享抗体药物新趋势，以迎接行业挑战与机遇。 此次，GE医疗生命科学部展示了旗下全面、成熟的整体解决方案，涵盖从抗体研发、生产放大直至产品分析的完整工业流程。随着近年来国内质量法规的日渐升级完善，大量在研新药和仿制药进入临床前和临床阶段，抗体药物的临床安全性评价和生产环节质量控制日益受到重视。尤其对于抗体等生物治疗性药物，其复杂的药物结构和多步的生产流程，更容易导致最终产品在质量、药效甚至安全性方面的差异。因此，采用最先进的技术（State-of-art techniques）对临床阶段的免疫原性进行全面筛查表征，对工艺流程中抗体产品的关键的质量属性（Quality Attributes）进行实时监测和控制的理念逐渐被行业认可和应用。因而在此次峰会上，GE更着重介绍了针对抗体药物质量分析和过程控制的解决方案。 来自GE医疗生命科学部的Biacore产品经理蔡河做了“Biacore技术在抗体药物质量控制与安全性评价环节的应用与进展”的主题报告，详尽地介绍了GE非标记生物物理分析技术，特别是Biacore技术的价值与应用，包括无需标准曲线的抗体活性浓度定量技术（CFCA）、生物活性分析（FcR, C1q）、临床免疫原性、ADA筛查和表征等。尽管众多的研究者和业内专家对包括Biacore在内的GE非标记分析技术在抗体的药物靶点发现与确认、抗体筛选、动力学表征等前期开发领域的标杆应用早有认可，此次还是对其延展的强大的质量分析和安全性评价的技术价值和产品应用表示出了极大的兴趣。另外，随着近几年国内生物类似物（生物仿制药）市场不断加温，GE的非标记生物物理技术也一定会在生物类似药的head-to-head的一致性分析方面发挥不可替代的作用。 本次峰会还对近几年抗体药物研发的新热点，如ADC（抗体-药物偶联物）、双特异性抗体、抗体药物的临床试验等具体策略和问题展开了深入的探讨；在专场访谈中对于抗体研发的合作模式，法规和质量要求，以及如何更有效的开展生物制品的临床试验进行了开放式的讨论。 GE医疗生命科学部作为在抗体和生物制药领域的领先供应商，期望借其抗体研发、生产到分析平台，以及包含企业整体化解决方案在内的先进技术和理念，共同推动国内抗体和生物制药的进步和发展。

p style="line-height: 1.75em " /pp style="text-align:center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/423d89ef-b2c0-432b-82bf-7282dc2e3167.jpg" title="201637164821361.jpg" width="500" height="427" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 500px height: 427px "//pp style="text-align: center "中科院上海巴斯德研究所所长唐宏和MRCT首席执行官Dave Tapolczay代表合作双方签署并交换了合作协议。/pp style="line-height: 1.75em " 抗体类药物开发已经进入成熟阶段。早期主要是解决免疫原性问题，上世纪80年代以前的单抗主要是鼠源抗体，包括免疫原性反应在内的安全性问题使其难以得到临床认同。近年来，全人源抗体技术已经不是难题，最新的抗体药物已经实现全人源化，可完全规避鼠源成分带来的各种安全性风险。/pp style="line-height: 1.75em " 近日，中国科学院上海巴斯德研究所(IPS)和英国国家医学研究院科技部(MRCT)在上海成立合作共建“IPS-MRCT 抗体药物联合中心”，标志着中国抗体药物研发进入全新的阶段。/pp style="line-height: 1.75em " 传统的抗体类药物主要针对某些癌细胞特定抗原或针对肿瘤供给血管，如曲妥珠单抗和贝伐珠单抗。新的研究发现抗体类药物也能有一些新的用途，比如免疫检查点抑制剂PD-1类药物可以改变人体对癌细胞的免疫应答，抗体偶联物可以运输细胞毒类药物直达靶点，双特异性T细胞抗体可以将癌细胞和免疫细胞联络在一起，嵌合CD19单抗可以用于CAR-T治疗等等。抗体类药物的发展无疑为抗肿瘤靶向治疗提供了更多强大的武器。抗体类药物在肿瘤领域可谓大放异彩。不过，抗体类药物已不仅仅用于抗肿瘤治疗，其在多种自身免疫疾病、心脑血管疾病、眼科疾病等治疗领域中都显示出卓越的优势。/pp style="line-height: 1.75em " 中国的抗体类药物创新相比欧美还较为落后，国内抗体药市场绝大部分份额还被外资企业产品占据。中国的抗体药数量较少，技术水平也普遍不高，一些国外不认同的技术或淘汰技术开发的品种尽管在中国获批，但市场并不接受。此外，虽然我国抗体药在研品逐步丰富，但大多数品种依然是癌症或自身免疫疾病用药，新适应症用药还为数不多。/pp style="line-height: 1.75em " 不过，中国的抗体类药物创新水平正逐步赶上。一是国家新药创制政策对生物药创新日益重视，最新的“十三五”新药创制计划明确对抗体类药物新技术和新靶点创新的支持，包括双特异性抗体、抗体偶联物、PD-1类药物等都将给予重点支持。二是海外归国高水平生物药人才在国内陆续创建的生物药创新企业为国内带来了欧美最新的生物药创新技术，也带来了生物药创新的新理念。三是风投等资本力量与生物药创新的结合日益紧密。包括恒瑞的PD-1类药物SHR1210、康方生物的免疫监测点抑制剂AK-107、信达生物的双特异性抗体Anti-PD-1 Bispecific Antibodies等在研药物的海外市场权益，都以数亿美元的高昂价格转让给跨国企业，中国的创新抗体类药物已逐步得到国外企业的认同。/pp style="line-height: 1.75em " 最新成立的IPS-MRCT抗体药物联合中心是中国加速创新抗体类药物研发的又一有力证明。抗体药物联合中心将整合IPS和MRCT优势进行创新抗体药物的研发及转化，致力于中国的研究机构和国际以及国内制药公司之间建立转移转化的桥梁，促进中国创新抗体药物的研发与产业化。/pp style="line-height: 1.75em " 新成立的抗体药物联合中心主任，上海巴斯德所孙兵研究员介绍称：“过去三年中国新药临床申报(IND)中，抗体药物领域大多为仿制药，创新靶点少，未来鼓励创新抗体药物的研发是必然趋势。”他还表示：“中国基础研究发展迅猛，但转化研究的能力有待提升。”这也是IPS选择与MRCT合作的根本目的。/pp style="line-height: 1.75em " 英国国家医学研究院(MRC)拥有强劲的医药研发实力，造就了29位诺贝尔奖获得者。MRCT是负责MRC科技成果转化的非盈利性组织，在创新靶点抗体药物研发、知识产权保护、科技成果开发和转化等方面具有丰富的经验和独特的运作体系。/pp style="line-height: 1.75em " 上海巴斯德研究所科研合作处高级主管孟君对《第一财经日报》记者表示：“此次成立的抗体药物中心，是把双方多年来的合作正式化了，而且能够提供一个开放的平台，加强与国内外各大机构的研究合作，并将科研成果尽快产业化。”/pp style="line-height: 1.75em " 中国科学院上海巴斯德研究所是根据中法两国政府间协议，由中国科学院、上海市政府和法国巴斯德研究所三方为应对中国重要传染性疾病而建立的高水平、非盈利性的科研机构。研究所瞄准国家战略需求，定位于重大传染病的基础和应用研究，研究方向主要集中在新生及突发传染性疾病的病毒学、免疫学、疫苗学研究。/ppbr//p

一国际研究团队在最新一期《应用化学》杂志发表论文称，其设计并合成出一种纳米尺度的DNA(脱氧核糖核酸)机器，该机器的定制修改特性可支持识别特定的目标抗体。研究成果将给目前缓慢、繁琐且昂贵的抗体检测过程带来革命性变化，有助于诊断风湿性关节炎、HIV(艾滋病病毒)等感染和其他自身免疫性疾病，从而减少疾病治疗延误，降低治疗开支。　　论文指出，抗体与该DNA机器的结合可引起结构性变化，并产生光信号。传感器无需化学激活，在5分钟内即可快速作用，即使在血清等复杂临床样品中也能容易地检测出目标抗体。　　加拿大蒙特利尔大学瓦列里贝利索教授称，该模块化平台比现有抗体检测方法具有明显优势，不仅迅速，而且不需化学试剂，可用于即时检测和生物成像等一系列场合。研究人员还表示，该方法具有广谱特性，非常灵活，DNA纳米机器可进行定制修改，以用于检测各种不同疾病的抗体。平台还具有低成本优势，每次检测的成本仅需15美分，与其他定量检测方法相比非常有竞争力。　　目前，研究人员正与诊断公司合作对该项技术进行改进，通过调整平台，未来用户将可用手机直接读取纳米开关的信号。

安捷伦公司大力支持首届抗体工程高峰会暨抗体药物成果展（Antibody Engineering Summit & Antibody Therapeutics Exhibition） 随着生物医药市场的快速开发，探寻不同的抗体研发方法及需要应对的挑战变得日益重要和紧迫。对于蛋白治疗药物研发企业来说，从蛋白设计、抗体工程、生产工艺到技术应用，每一个环节都至关重要。2011年7月21-22日在上海银星皇冠假日酒店办的&ldquo 首届抗体工程高峰会暨抗体药物成果展&rdquo ，聚集了有关抗体研发、生产等全球领先企业高层，共同探讨抗体行业的研发进展和实际应用情况，并深入讨论了&ldquo 新医改&rdquo 环境下，抗体药物相关企业所面临的重大挑战、主要进展和应对方案、全球趋势、以及当前国内生产和应用市场分析等。 此次峰会围绕主题&mdash &mdash 国际抗体药物研发与合作，邀请到约100名来自抗体药物生产、抗体工程及新药研发、CRO、CMO、科研院校的国内外领先企业高层参会。 作为世界领先的生物医药行业分析解决方案供应商，安捷伦致力于帮助生物医药领域用户开发专业、安全、高质、高效的药物治疗产品，并且帮助用户以更快的速度，更低的成本将产品推向市场，经过近年来的先进技术及行业经验的不断积累，安捷伦目前可为广大生物医药领域用户提供广泛的完整应用方案，包括： 生理化学性质表征完整新生物成分（NBE）分析糖基化与磷酸化蛋白分析氨基酸分析肽谱分析产物相关的杂质分析工艺流程相关的污染物检测蛋白和抗体的质量保证/质量控制稳定性和剂型测试蛋白治疗药物的生产工艺优化等 7月21日进行的首日大会报告上，来自安捷伦公司的液质联用技术应用工程师陶定银博士进行了题为&ldquo 利用安捷伦HPLC、Chip-cube HPLC 及Q-TOF等仪器针对抗体药物的表征策略&rdquo 的精彩报告。报告中提到，单克隆抗体药物与抗原存在很强的相互作用且具有高特异性，目前在科研以及各种疾病治疗中备受关注。抗体药物在应用之前，需要进行一系列的表征，比如抗体药物的氨基酸序列、完整蛋白质、甲硫氨酸氧化、二硫键、以及糖基化等翻译后修饰。采用安捷伦的HPLC、Chip-cube HPLC 及Q-TOF等仪器方案可充分实现抗体药物的一系列表征。安捷伦开发的单克隆抗体-糖链分析芯片，可以快速高效的分析抗体药物的糖基化修饰，结果与LC-FLD方法相当。新颖的报告内容及创新的技术理念引发与会者强烈的关注和兴趣。更多安捷伦生物制药解决方案，请参考：http://www.chem.agilent.com/zh-cn/solutions/biopharma/pages/default.aspx 更多安捷伦生物制药分析解决方案在线讲座视频及应用材料，敬请联系我们：yunxia_shi3@non.agilent.com 订阅Access Agilent电子刊物，请登录: www.agilent.com/chem/accessagilent:cn 关于安捷伦科技 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，同时也是通信、电子、生命科学和化学分析领域的技术领导者。公司的18500 名员工为100 多个国家的客户提供服务。在2010 财政年度，安捷伦的业务净收入为54 亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com.cn。

获选日本药学会学术杂志Biological and Pharmaceutical Bulletin封面 岛津制作所基础技术研究所岩本典子等的单克隆抗体分析法“nSMOL法“有效性验证的相关论文，被评选为7月1日发行的日本药学会学术杂志Biological and Pharmaceutical Bulletin（39卷7号）的封面。该论文是国家癌症研究中心的产学合作共同研究成果之一。 该研究小组在2014年发表了使用高速液相质量分析仪（LC/MS/MS）对单克隆抗体的可变区肽进行选择性检测和分析的新方法（nSMOL法:nano-surface and molecular-orientation limited proteolysis）。这个方法不依赖抗体药物种类就能够检测血液中浓度，具有里程碑意义。 针对该方法的实用化，研究小组依照日本厚生劳动省的《医药品开发过程中生物样品中药物浓度分析方法验证指导原则》(2013年,药食审查发0711第1号)，开展曲妥珠单抗（商品名称：赫塞汀）及纳武单抗 (同：Opdivo)等多种抗体药物的nSMOL方法的可靠性评价，并公开发表学术论文。论文对作为抗CD20人鼠嵌合抗体的利妥昔单抗(同：美罗华)的分析认证结果进行了报告。 准确的血液中抗体药物浓度监测，对于提高早期毒性、药效评价的开发效率以及探讨向精准医疗推广等方面极其重要。不依赖抗体种类，且使用能满足一定可靠性标准的nSMOL方法，为抗体药品的药物治疗监测领域发展做出贡献。通过可变区选择性分解，实现实用的生物分析（转载自日本药学会 Biol. Pharm. Bull.第39卷7号封面） 论文名： Validated LC/MS bioanalysis of Rituximab CDR peptides using nano-surface and molecular-orientation limited (nSMOL) proteolysis. Noriko Iwamoto, Megumi Takanashi, Akinobu Hamada, and Takashi Shimada Biol. Pharm. Bull. 2016, vol.39, No.7关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。 岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

大家好，本周为大家分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，Ion Mobility-Mass Spectrometry and Collision-Induced Unfolding of Designed Bispecific Antibody Therapeutics1，文章的通讯作者是密歇根大学的Brandon副教授。　　双特异性抗体(bispecific antibodies, bsAbs)是一类重要的新兴疗法，能够同时靶向两种不同的抗原，已被开发作为对某些单克隆抗体疗效有限疾病的治疗手段。尽管bsAbs具有独特的优势，但它的结构较为复杂，需要特殊的制备工艺，“knobs-into-holes”(KiH)是其中一种可以用于制备bsAbs的技术，这种技术通过将knob链CH3结构域表面的特定氨基酸突变为较大氨基酸，将hole链上的突变为较小氨基酸，从而实现“knobs-into-holes”的配对形式，提高不同轻重链在配对时的正确配对率，产生正确的bsAbs。然而，由于抗体治疗药物分子量较大，通常比传统的小分子药物表现出更大的结构复杂性和异质性，对KiH bsAb 高级结构的完整表征对定义bsAb的结构功能关系，以及确保最终治疗的稳定性、有效性和安全性都至关重要。目前已开发的分析方法有很多，但是普遍存在样品消耗量大、数据采集和解析时间较长等缺点。近年来，非变性离子迁移质谱(ion mobility-mass spectrometry, IM-MS)和碰撞诱导去折叠(collision-induced unfolding，CIU)逐渐被证实是用于分析单克隆抗体高级结构的有效方法，能够从存在结构异质性和杂质的几微克样品中表征单抗治疗药物的高级结构。IM可以根据气相蛋白离子的电荷和旋转平均碰撞截面(collision cross sections，CCSs)在毫秒时间尺度上对蛋白进行分离。当与质谱耦合时，可以很容易地将质荷比相同但CCS不同的离子区分开来，而CIU可以使IM-MS同步提供蛋白质结构和构象稳定性信息。CIU根据二硫键、糖基化水平、结构域交换特性等信息来区分差异。　　在这篇文章中，作者描述了定量CIU在bsAbs中的首次应用，扩展了非变性IM-MS和CIU的能力，用于稳定表征KiH bsAb及其亲本knob和hole同型二聚体单抗的高级结构。　　图1 Native、未修饰的knob(蓝色)和hole(橙色)同型二聚体，以及KiH bsAb异型二聚体(绿色)的CIU实验。(A)24+电荷态(左)及其相应重复RMSD基线(右)的平均CIU指纹图谱(n=3)。所有的指纹图谱都显示了白色虚线框所示的三个主要特征。在(B) 5 V、(C) 65 V、(D) 110 V时的标准化TWCCSN2分布。在较低的激活电位下，所有抗体均具有相似的CCS，在较高的加速电位下则存在显著差异。(E)两两的RMSD分析显示，与重复的RMSD基线(虚线)相比，抗体之间的整体高级结构差异。(F)CIU50分析说明了KiH bsAb模型的稳定性如何保持在knob和hole的同型二聚体之间。　　如图1所示，bsAb的稳定性似乎与本文研究的KiH模型的两个亲本同型二聚体单克隆抗体相关。在电压为65V时，KiH bsAb的TWCCSN2分布与亲本knob同型二聚体单抗的分布相似 而在110V时，则与亲本hole同型二聚体单抗的分布相似。并且KiH bsAb的稳定性介于两种亲本同型二聚体单抗的稳定性之间。与指纹图谱中记录的第一次CIU转换相对应的是CIU50-1值，第二次的则是CIU50-2值，从3组样本的数据分析推测，CIU50-1和CIU50-2很可能代表了KiH bsAb和mAb结构中不同结构域的局部稳定性。　　图2 knob和hole的半体CIU数据。(A)16+电荷态的平均CIU指纹图谱(n=3).(B)两两RMSD分析显示，半体之间的高级结构存在显著差异。(C)CIU50分析显示，蛋白质稳定性存在显著差异。　　为了更好地展示KiH bsAb不同结构域的CIU特征，作者记录了同型二聚体单抗IM-MS光谱中16+电荷态的knob和hole半体的CIU数据。从图2A的指纹图谱可以看出，每种结构都包含4种主要的CIU特征，但是图2B的RMSD分析显示两种半体的高级结构之间存在显著差异。CIU50分析进一步表明，在观察到的两次展开过渡中，knob半体明显比hole半体更稳定。作者推测造成这种CIU主要差距的原因可能是Fab结构域的差异。　　图3 Fab和Fc片段的CIU数据。(A)13+电荷态的平均CIU指纹图谱(n=3).(B)两两RMSD分析显示，knob和hole的Fab片段之间存在显著差异。(C)CIU50分析显示，不同片段之间稳定性存在显著差异。　　为了进一步将CIU特征联系到KiH bsAb的结构域当中，作者对木瓜蛋白酶消化后产生的Fab和Fc片段进行了CIU分析。从图3A可以看出，knob和hole的Fab片段都具有3种CIU特征，但是嵌合的Fc片段则具有4种CIU特征。尽管knob和hole的Fab片段具有相似的CIU指纹图谱，但是RMSD分析显示它们之间的高级结构仍然存在较大差异，并且knob的Fab片段稳定性明显高于hole的。至于Fc片段的稳定性则远高于两种Fab片段，可能的原因是重链CH3结构域的强非共价作用以及knobs-into-holes配对的影响。　　图4 去糖基化后的knob、hole同型二聚体和KiH bsAb异型二聚体24+离子(n=3)。(A)比较对照组和去糖基化抗体的RMSD分析显示，高级结构有显著差异。CIU50-1(B)和CIU50-2(C)分析显示抗体去糖基化后表现出显著的不稳定性。(D)对照组和去糖基化抗体之间的CIU50值差异图。　　先前的研究已经证明，CIU对不同水平的单抗糖基化很敏感，其中去糖基化会导致单抗高级结构的不稳定。作者利用高分辨率非变性轨道阱质谱分辨添加PNGaseF前后同型二聚体mAb和KiH bsAb糖型的变化。实验结果显示，KiH bsAb表现出高度糖异质性，包含至少12种不同的糖型。这很可能归因于组装的KiH bsAb中每个独立的knob和hole重链上存在独特的糖基化，进一步增加了其复杂性。　　总而言之，这篇文章展示了IM-MS结合CIU用于建立KiH bsAb及其亲本同型二聚体之间高级结构联系的能力。单独的CCS不足以解决此研究中抗体之间细微的高级结构差异。相比之下，CIU指纹图谱则可以分辨和区分每一个等截面的抗体。这一解释bsAb CIU细节的能力，加上对KiH bsAb稳定性的更深入理解，有可能提供支持KiH bsAb发现和发展的关键信息。　　撰稿：梁梓欣　　编辑：李惠琳　　文章引用：Ion Mobility-Mass Spectrometry and Collision-Induced Unfolding of Designed Bispecific Antibody Therapeutics　　李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　Villafuerte-Vega, R. C., Li, H. W., Slaney, T. R., Chennamsetty, N., Chen, G., Tao, L., & Ruotolo, B. T. (2023). Ion Mobility-Mass Spectrometry and Collision-Induced Unfolding of Designed Bispecific Antibody Therapeutics. Analytical Chemistry.