Tyrimas dėl tradicinės kolonėlės chromatografijos pakeitimo membranine chromatografija siekiant išvalyti monokloninius antikūnus

tradicinė supakuota{0}}sluoksninė chromatografija yra brandi ir patikima, tačiau ją riboja tokie apribojimai kaip mažas difuzijos efektyvumas, didelis priešslėgis ir lėtas apdorojimo greitis, todėl vis sunkiau neatsilikti nuo nuolat didėjančio ankstesnių procesų našumo. Neseniai buvo paskelbtas tyrimasBiotechnologijų pažangaatnešė galimą proveržį pramonėje: dėl išskirtinai didelio našumo ir tvirto patvarumo pranašumų membraninė chromatografija gali tapti veiksminga sluoksninės-sluoksnės chromatografijos alternatyva ir iš esmės pakeisti tolesnio mAb valymo aplinką.

Tyrimo fonas

 

Tyrimo metu buvo sistemingai vertinami įvairūs membraninių chromatografijos prietaisų tipai, įskaitant jonų -keitimo ir baltymų A afiniteto membranas, ir atliktas išsamus palyginimas su tradicine supakuota-sluoksnio chromatografija pagal kelis matmenis, įskaitant surišimo pajėgumą, priemaišų klirensą, tarnavimo laiką ir bendrą valymo efektyvumą. Tyrimui buvo atrinkti trys rekombinantiniai baltymai -vienas monokloninis antikūnas (mAb) ir du Fc-sulieti baltymai-, apimantys visą tolesnio valymo procesą nuo surinkimo iki poliravimo. Pagrindiniai bandymo rezultatai yra tokie:

 

1. Užfiksavimo veiksmas: Baltymų A membranos chromatografija - Didelė surišimo talpa esant trumpam buvimo laikui

Baltymų A chromatografija yra svarbus mAb surinkimo etapas. Tyrimo metu buvo įvertintas keturių baltymų A membranų (trijų komercinių produktų ir vienos membranos prototipo) veiksmingumas, palyginti su dviem etaloninėmis supakuotomis -sluoksninėmis dervomis:

• Išskirtinis dinaminis surišimo pajėgumas (DBC):Dvi membranos pasiekė DBC vertę, viršijančią 50 g/l. Kai kurios membranos išlaikė 35–65 g/l rišamąją galią net esant itin trumpam 0,2 min. buvimo laikui, palyginti su tradicinėmis supakuotomis dervomis (37–55 g/l).
• Dramatiškas našumo padidėjimas:Membraninės chromatografijos buvimo laikas buvo tik 1/6–1/30 tradicinės kolonėlės chromatografijos trukmės (0,13–0,33 min. palyginti su . 2–6 min.), todėl12–35 kartų padidėja paketinio apdorojimo našumas.
• Stabilus atsigavimas:Visuose membraniniuose įrenginiuose baltymų atkūrimas viršijo 85%. GORE membrana pasiekė didžiausią regeneraciją – 96 %, iš esmės panašią su tradicinėmis supakuotomis -sluoksninėmis dervomis (94–98 %).
• Apribojimai, į kuriuos reikia atsižvelgti:Membraninės chromatografijos metu gautas eliuavimo tūris1,4–5 kartus didesnisnei tradicinės supakuotos{0}}sluoksninės dervos, o HCP klirensas buvo šiek tiek prastesnis. Kai kurių membranų HCP lygis eliuate siekė 7 000 ppm, palyginti su 4 700 ppm tradicinėse supakuotose -sluoksninėse dervose. TodėlNorint kompensuoti šį apribojimą, gali prireikti papildomų poliravimo veiksmų.

 

2. Poliravimo veiksmas: jonų{1}}mainos / daugiarūšės membranos - efektyvus nešvarumų pašalinimas su greitu apdorojimu

Pagrindinis poliravimo etapo tikslas yra pašalinti likusias priemaišas, tokias kaip didelės -molekulinės- masės (HMW) agregatai ir šeimininko ląstelių baltymai (HCP). Tyrimo metu buvo vertinamos trijų tipų membraninės chromatografijos: anijonų mainų (AEX), katijonų mainų (CEX) ir multimodalinės (MM) membranos.

• Rekordinis{0}}produktyvumas:Membraninės chromatografijos buvimo laikas buvo tik0,17 min, palyginti su2–4 mintradicinei kolonėlių chromatografijai, atstovaujanti a12–24 kartus sutrumpėja buvimo laikasir dramatiškas apdorojimo efektyvumo padidėjimas.
• Priemaišų klirensas panašus į tradicinę kolonėlės chromatografiją:Pasiekta membraninė chromatografijaHMW klirenso koeficientai 4,2–5,5, artėja prie Capto Adhere dervos (6) veikimo. TheHCP klirenso koeficientas pasiekė net 60, kai kurios membranos pranoksta tradicinę -sluoksnio chromatografiją.
• Konkurencingas baltymų atkūrimas:Pasiekta dauguma membranųbaltymų atgaunama daugiau nei 90 proc.o kai kurių Fc-sulietų baltymų atgavimas buvo net didesnis nei gautas naudojant tradicinę kolonėlės chromatografiją.

 

3. Visiškas-proceso patvirtinimas: membranos chromatografija įgalina didelio-grynumo valymą

Tyrimas nustatė anintegruotas membranos{0}}gryninimo procesas, kuriame baltymo A surinkimas derinamas su poliravimu, ir tiesiogiai palygino jį su įprastu sluoksninės-sluoksninės chromatografijos procesu:

• Didelis{0}}grynumas:Po viso membranos{0}}gryninimo proceso HCP lygis Fc-sulietuose baltymuose sumažėjo ikimažiau nei 50 ppm, su užpildais (HMW rūšys) esantMažiau arba lygus 0,5 %. Monokloniniam antikūnui HCP buvo sumažintas iki226 ppm, su agregatais esant1.0%, artėja prie įprasto supakuoto{0}}sluoksnio chromatografijos proceso (11 ppm HCP ir 0,7 % agregatų).
• Didesnis bendras atsigavimas:Pasiektas bendras sulieto Fc- baltymo atsigavimas89%, kuris buvo19% didesnisnei naudojant įprastą -sluoksninės chromatografijos procesą. Monokloninio antikūno atsigavimas buvo73%, panašus į įprastą supakuotos{0}}lovos procesą.
• Stiprus atsparumas užsiteršimui:Membraninė chromatografija parodė geresnį toleranciją žaliavoms, turinčioms daug priemaišų, ir išliko veiksminga net tada, kaipradinė HCP koncentracija pasiekė 150 000 ppm.

 

4. Tarnavimo laikas: stabilus 100+ ciklų veikimas, atitinkantis gamybos reikalavimus

Membranos ilgaamžiškumas yra svarbus veiksnys pramoniniam naudojimui. Tyrimo metu buvo įvertintas membranos stabilumas201 veikimo ciklas iš eilės:

• Pailgintas ciklo gyvenimas:Užbaigtos septynios iš aštuonių membranųdaugiau nei 100 ciklų, o prototipas multimodalinė (MM) membrana pasiekė201 ciklasbe reikšmingo veikimo pablogėjimo.
• Stabilus veikimas:Viso dviračių mokymosi metubaltymų atsigavimas išliko apie 90 proc., labai nesumažėjus HMW ar HCP pašalinimo našumui. Slėgio profiliai taip pat išliko stabilūs.
• Tinka gamybinėms reikmėms:Dauguma membranų galėjo palaikytibent vieną pilną gamybos ciklą, o kai kurie gali palaikyti kelias partijas. Sukauptą slėgio padidėjimą būtų galima sušvelninti optimizuojantšvaros-vietoje-(CIP) strategija.

 

Techniniai akcentai: kodėl membraninė chromatografija gali pakeisti tradicinę kolonėlių chromatografiją?

Pagrindiniai membranos chromatografijos pranašumai kyla dėl unikalios plokščios{0}}lakštinės membranos struktūros. Palyginti su įprastomis akytomis chromatografinėmis dervomis, membraninė chromatografija turi tris pagrindinius skirtumus:

1. Novatoriškas masės perdavimo mechanizmas:Membranos pirmiausia remiasi konvekciniu masės perdavimu, todėl baltymams nereikia difunduoti į porėtą terpę. Tai žymiai sumažina buvimo laiką ir leidžia daug greičiau apdoroti.
2. Žymiai mažesnis priešslėgis:Plokščia{0}}lapo struktūra užtikrina mažą pasipriešinimą srautui ir gali išlaikyti didesnį srautą, įveikiant priešslėgio apribojimus, paprastai susijusius su tradicine kolonėlės chromatografija.
3. Stiprus proceso pritaikomumas:Membraninė chromatografija suderinama su nuolatine gamyba ir gali geriau atitikti aukštą ankstesnių procesų produktyvumą. Be to, mažesnis įrangos plotas ir mažesni membranos terpės reikalavimai gali padėti sumažinti bendras gamybos sąnaudas.

Žinoma, membraninė chromatografija taip pat turi tam tikrų apribojimų. Tai apimadidesni eliuavimo tūriai, kuriems reikalingas papildomas buferio suvartojimas; poreikis toliau gerinti nešvarumų pašalinimą iš sudėtingų mėginių, tokių kaipbispecifiniai antikūnai (bsAbs); ir ribotas kai kurių membraninių produktų prieinamumas didelėse gamybos apimties. Tačiau šiuos iššūkius galima palaipsniui spręsti optimizuojant įrangos dizainą, įtraukiant papildomus giluminio{1}}filtravimo veiksmus ir kitus proceso patobulinimus.

Poveikis pramonei: monokloninių antikūnų gamyba įžengia į didelio{0}}efektyvaus valymo erą

Šio tyrimo išvados suteikia biofarmacijos pramonei aiškią technologinės pažangos kryptį. Įprastiems mAb ir Fc-sulietų baltymų gryninimo procesams, kuriems teikiama pirmenybė dideliam produktyvumui,membraninė chromatografija gali visiškai pakeisti tradicinę supakuotą{0}}kolonų chromatografiją. Net ir sudėtingesnėms žaliavoms derinimo strategija, naudojant membraninę chromatografiją kartu su įprastomis chromatografinėmis dervomis, gali padėti pasiekti optimalią pusiausvyrą tarp apdorojimo efektyvumo ir produkto grynumo.

Membraninių medžiagų technologijoms ir toliau tobulėjant, tikimasi, kad būsima plėtra dar labiau sumažins buferio suvartojimą ir pagerins mastelį, paspartindama biofarmacijos pramonę.nenutrūkstamą, didelį{0}}efektyvumą ir ekonomišką{1}}gamybą.

Biovaistų gamintojams,ankstyvas membranos chromatografijos pritaikymas ir strateginis panaudojimas galėtų tapti svarbiu konkurenciniu pranašumu besivystančioje rinkoje.