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應(yīng)用文集|鼎力相“柱”,步入「生物制藥質(zhì)量屬性」的繽紛世界

生物治療蛋白是一類(lèi)高度復(fù)雜的分子。該生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生許多不同的蛋白異構(gòu)體,因此,確保此類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。這意味著需要確認(rèn)產(chǎn)品的正確生產(chǎn)、任何雜質(zhì)均得到鑒定和定量,并且對(duì)蛋白的效價(jià)進(jìn)行測(cè)定。了解不同類(lèi)型的雜質(zhì)和各自的風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成了關(guān)鍵質(zhì)量屬性 (CQA) 監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。
本應(yīng)用文集分別從滴度測(cè)定篇、完整蛋白質(zhì)和亞基純度篇、肽譜分析篇、氨基酸分析篇、多聚糖分析篇、聚集體篇和電荷異構(gòu)體分析篇七個(gè)章節(jié)分別重點(diǎn)介紹一些適用于不同方面 CQA 監(jiān)測(cè)的 HPLC 應(yīng)用,同時(shí)為可能涉及的不同類(lèi)型檢測(cè)中所需用到的液相色譜柱提供使用指導(dǎo)。

在生物治療藥物的生產(chǎn)過(guò)程中,滴度測(cè)定用于測(cè)量發(fā)酵液中目標(biāo)蛋白的濃度。在以下兩種重要的情況下,需要進(jìn)行準(zhǔn)確的滴度測(cè)定。種情況是在克隆篩選過(guò)程中,僅選擇那些提供足量目標(biāo)蛋白的轉(zhuǎn)染克隆細(xì)胞株。第二種情況是在發(fā)酵工藝的放大過(guò)程中監(jiān)測(cè)目標(biāo)蛋白質(zhì)的濃度:細(xì)胞培養(yǎng)基條件的優(yōu)化和佳收獲時(shí)間的確定依靠準(zhǔn)確的滴度測(cè)定。
反相色譜仍然是色譜工作者“武器庫(kù)"中有價(jià)值的工具之一。這是一種廣為人知的技術(shù),依賴(lài)于分析物和固定相之間的疏水相互作用。對(duì)于完整蛋白,該技術(shù)使用有機(jī)溶劑作為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫。在這些條件下,分子很可能發(fā)生變性。這是一種靈敏的分析技術(shù),因?yàn)闃悠繁A粼谏V柱上得到濃縮,且適用于質(zhì)譜分析。因此,該技術(shù)適用于測(cè)定完整蛋白質(zhì)的精確質(zhì)量。
肽譜分析是一種強(qiáng)大的技術(shù),可用于全面鑒定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),還能夠區(qū)分蛋白質(zhì)內(nèi)異構(gòu)體的準(zhǔn)確位點(diǎn)。由于生物治療蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)或氨基酸序列是已知的,因此能夠預(yù)測(cè)在使用酶(例如胰蛋白酶)酶解蛋白質(zhì)時(shí)將生成的片段。胰蛋白酶通過(guò)水解賴(lài)氨酸或精氨酸,以及除脯氨酸以外的任何其他氨基酸之間的鍵,將蛋白質(zhì)分解成片段。使用這種方法,曲妥珠單抗將被分解成 62 種單獨(dú)的片段,并且高分離度反相分離能夠?qū)⑦@些物質(zhì)分離成經(jīng)典的“指紋"色譜圖。將分離與質(zhì)譜檢測(cè)相結(jié)合,能夠?qū)㈦淖V分析色譜圖中觀察到的實(shí)際的峰,與分析軟件預(yù)測(cè)的預(yù)期片段相關(guān)聯(lián)。
確定蛋白質(zhì)的氨基酸組成是一種成熟的技術(shù),該技術(shù)通常與其他技術(shù)一起使用以確認(rèn)正確的結(jié)構(gòu)。在分析之前,通常利用酸水解使蛋白質(zhì)水解成氨基酸。氨基酸也是用于制備生物治療蛋白的細(xì)胞培養(yǎng)基中的關(guān)鍵成分。通常需要監(jiān)測(cè)發(fā)酵反應(yīng)期間各種氨基酸的消耗量,因此可以使用相同的色譜方法。
糖基化是一種重要的翻譯后修飾,因?yàn)槎嗑厶窃诘鞍踪|(zhì)識(shí)別和生物治療藥物療效方面起著關(guān)鍵作用。生物治療蛋白的生產(chǎn)需要采用哺乳動(dòng)物細(xì)胞系。糖基化途徑非常復(fù)雜,而且并非所有克隆都能產(chǎn)生所需的糖譜。監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)為這是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn),并就如何確定糖指紋圖譜提供了指導(dǎo),包括使用特定的酶 PNGase F 切割 N-糖,用熒光試劑標(biāo)記它們以提高檢測(cè)靈敏度,然后使用親水相互作用色譜 (HILIC) 柱(通常與熒光檢測(cè)器結(jié)合使用,但也可使用質(zhì)譜)將它們分離。
蛋白質(zhì)經(jīng)常容易由于環(huán)境條件刺激而發(fā)生聚集,形成二聚體和大分子量低聚物或高階結(jié)構(gòu)。這在生物治療蛋白的生產(chǎn)中尤其成問(wèn)題,因?yàn)槟繕?biāo)蛋白要經(jīng)受可能誘導(dǎo)聚集的多種條件。這些條件包括發(fā)酵過(guò)程中溫度和濃度的變化,以及下游處理過(guò)程中 pH 和濃度的變化。甚至剪切力(來(lái)自葉輪葉片、攪拌器和其他工程設(shè)備)也可能導(dǎo)致與應(yīng)力相關(guān)的聚集。聚集體,特別是分子量非常大的多聚體以至亞可見(jiàn)顆粒的存在,可能會(huì)對(duì)健康有害。因此,先決條件是量化和確定聚集水平,并予以限制。
由于存在帶正電荷和帶負(fù)電荷的氨基酸以及帶負(fù)電荷的多聚糖(唾液酸),意味著大分子蛋白質(zhì)作為多電荷物質(zhì)存在,并且有幾種副反應(yīng)可導(dǎo)致凈電荷變化??贵w抗原結(jié)合區(qū)內(nèi)的異構(gòu)體對(duì)功能的影響可能更為重大。
結(jié)語(yǔ)
Agilent AdvanceBio 色譜柱經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和制造,能夠在分析高度復(fù)雜的生物治療分子以及監(jiān)測(cè)它們的純度、效價(jià)和其他關(guān)鍵質(zhì)量屬性時(shí)為您提供可靠的結(jié)果。
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文集相“柱",實(shí)驗(yàn)有“譜"
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