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亲和 proteinA 填料选择之要素及成本分析

GE生命科学
2019.5.22
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重磅炸弹 PD-1 已经陆续上市了。

据统计,君实的特瑞普利从去年 12 月份获批上市后,卖疯了,卖疯了~~

首批产品从 2019 年 2 月底才正式上市至今已经卖了 7900 万元了!信达的信迪利单抗也于 2019-3-14 开出全球首批处方,开始在 PD-1 的竞争中大放异彩


一方面抗体领域的价格战愈演愈烈,另一方面上游技术(如 perfusion)的快速进步,对于下游的产出和生产效率要求也越来越高。



那么单抗企业该如何有理有据得选择一款经济高效的 protein A 来开发抗体的下游纯化工艺呢?


如下是选择一款作为商业化生产的 protein A 时必须考核的关键点:


  1. 高载量。毫无疑问,高载量已经成为了高效的必要条件;

  2. 长寿命。更长的使用寿命(life cycles)则代表经济性;

  3. 耐受高浓度碱。耐受碱清洗,甚至高至 1M NaOH 则更能有效控制生物负荷(Bioburden), 有效防止可能的污染发生;

  4. 大规模装柱易。在快速工业化的进程中,实验室规模(Lab scale)看似还不错的填料能否顺利的放大到大规模生产?生产规模下的装柱(Larger scales column packing)是否容易?在很早期就避免陷入放大装柱难的困境,也是 PD 能带给中试以及生产的极大福利;

  5. 供应商资质齐全。随着法规的趋严以及加入 ICH,我们除了填料性能之外,还要充分考虑填料供应商的资质, 比如:能否提供完整的法规支持文件(RSF)以及透明的 supply Chain 沟通机制;

  6. 现场审计。填料供应商可提供现场审计, 生产现场以及严格的 QA 生产记录,随时可供客户 audit;

  7. 供应链(Supply Chain)稳定。稳定的供货能力及产能是工业型客户必须考虑的因素之一。


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以上几项,您在进行填料选择时都逐一得到答案了吗?


实际应用中,经过以上逐条筛选,出色的供应商及 protein A 填料则呼之欲出,这也是为何目前市面上上市以及后期的项目均选择 GE protein A 亲和填料的原因,而 MabSelect PrismA 更是成为未来的担当。


下面我们会从不同维度来展示 MabSelect PrismA 的优势及工业生产中应考量的经济效益如何分析。


首先,在填料的性能和经济性评价时,载量水平和使用寿命是两个重要的考量因素;另外还需要考察的核心因素包括工艺操作时间、buffer 消耗量、硬件设备、人力等。


根据之前发布的结果,MabSelect SuRe /SuRe LX/PrismA 的载量对比如图 1(A)所示。在 6 min 的保留时间下,MabSelect PrismA 平均可以达到 80 g/L 。除了载量外,MabSelect PrismA 作为新一代的 protein A 亲和填料,显著改善了耐碱性(见图 1(B))。因此,高载量和高耐碱性成为了 MabSelect PrismA 的两大主要优势。


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图 1 三种 protein A 亲和填料的载量和寿命对比。(A)不同保留时间下,三种 protein A 亲和填料的 DBC 对比;(B)在 0.5M NaOH,15 min CIP 条件下,三种填料的使用寿命比较


接下来,我们以 2000L 单抗规模举例展开经济效益以及生产效益分析。三种不同的上游表达水平及三种不同 protein A 亲和填料的载量水平分别见表 1 和表 2。


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不同的表达水平下,工艺时间(Process time)以及需要使用的 buffer 体积对比见图 2。


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图 2 使用三种不同的 protein A 所需的工艺时间(A)及 buffer 体积(B)比较


结果显示,针对不同的 titer 水平,MabSelect PrismA 相比于 Mabselect SuRe 从时间上节省了 9~23%,使用的 buffer 体积则节省了 20~40%,并且表达量越高,节省的优势愈加明显。



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图 3 不同单抗表达水平下,三种不同 protein A 的处理通量(A)和生产效率对比(B)


其处理通量以及生产力见图 3。


结果显示,在不同的 titer 水平下,MabSelect PrismA 比 MabSelect SuRe 的处理通量提高了 10~30%,生产效率提高 7~26%,并且 titer 越高,优势越明显。


经过标准化处理,假设每个 cycle 的 CIP 条件为 0.5M NaOH 15 min,使用 100 cycle 的情况下,则三种填料的通量结果如图 4 所示。


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图 4 标准化处理后,三种 protein A 亲和填料的成本(A)和处理量(B)比较


结果显示,MabSelect PrismA 可以显著节省成本并带来 3-4 倍产出水平的提高。


最后,汇总不同情景下 MabSelect SuRe /SuRe LX/PrismA 的处理通量(throughput)以及生产效率(productivity)结果见表 3。


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表 3 MabSelect SuRe /SuRe LX/PrismA 的处理通量及生产效率核算表


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图 5 从不同角度对 protein A 填料进行综合分析


当然因为计算经济效益以及生产效率的过程中,各种因素会互相影响。我们可以从不同层面来最大限度的发挥 MabSelect PrismA 的优势。


比如:图 5(A)在相同的柱子直径下,MabSelect PrismA 可以显著减少 process time 以及 volume buffer;而图 5(B)则从厂房的布局考量,通过 MabSelect PrismA 的高载量优势来减小柱子的直径,减少填料的采购量或者减少 cycle 数。


所以在注重经济成本的大势下,在性能方面 MabSelect PrismA 在 process time 以及 productivity 方面均有显著的优势。因出色的耐碱能力以及寿命水平,MabSelect PrismA 可以更有效地控制生物负荷以及显著降低使用成本。


另外考虑到放大的需求,我们还需要关注填料大柱子的表现行为。图 6 为 MabSelect PrismA 在大规模柱子的压力-流速曲线:可以看到在 600 及 1000 mm 的柱子下,其表现行为基本一致。


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图 6 在直径 600 和 800 的层析柱中,MabSelect PrismA 的压力-流速曲线比较


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MabSelect PrismA 

自上市以来,广受好评!

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