대체 mAb 정제 기술 비교

작성자: Jack Vicalvi, J2 Biopharm Associates LLC 수석 과학자

우리는 이전 35년보다 지난 15년 동안 다운스트림 프로세스 개발에서 더 많은 개선을 보았습니다. 이는 더 높은 회수율과 순도를 지닌 단클론 항체(mAb) 및 바이러스 벡터와 같은 거대 분자 생물학적 치료제의 제조를 가능하게 하는 개선에 기여한 보편적인 의미를 지닌 엄선된 혁신 제품 및 접근법에 대한 두 부분으로 구성된 개요 중 첫 번째입니다.

1부에서는 이러한 제품이 mAb 제조 방식을 어떻게 변화시키는지, 현재 공정 개발 계획에서 사용할 수 있는지, 이전 방법에 비해 어떤 이점을 제공하는지 검토합니다. 우리는 이러한 혁신적인 제품이나 접근 방식의 사용을 촉진하는 상황 경제학을 다룹니다. 마지막으로, 우리는 실용적인 목적을 위해 GMP 확장 모델에 중점을 둡니다. 확장되지 않으면 그것이 얼마나 좋은지는 중요하지 않습니다.

mAb 공정 흐름도

생물반응기 수확물의 정화는 하류 공정의 첫 번째 단계입니다. 이는 본질적으로 원료의약품의 정제이기 때문에 업스트림 공정의 마지막 단계는 아닙니다. 이 단계는 관심 제품을 효율적으로 정제하는 데 중요합니다. 수확된 물질의 간단한 크기 여과가 활용되는 전통적인 방법입니다. 그러나 필요한 중요 품질 특성(CQA)에 따라 크기 기반 여과만으로는 더 이상 적합하지 않거나 불가피할 수 있습니다.

하전 여과 장치(예: 3M SP 및 ZB 필터 또는 Millipore DOHC, COHC 및 XOHC 멤브레인)를 사용하면 숙주 세포 DNA(hcDNA) 및 일부 숙주 세포 단백질과 같은 고전하 오염 물질을 사전에 제거할 수 있습니다. (HCP) 및 바이러스를 사용하여 하류 포획 효율을 크게 향상시켜 초기 회수율과 순도를 향상시켰습니다. 수확 중 세포 생존율이 낮은(<50%) 상황에서는 DNA, HCP(단백질 분해 효소 포함), 세포 내 또는 내인성 바이러스 입자를 포함한 숙주 세포 잔해가 현저하게 증가하며, 하전된 막 여과를 통해 추가 감소가 가능합니다. 후속 정제 단계에서 중요해집니다. 세포 생존율이 낮은 상황에서, 바람직하게는 생물반응기에서 수확 전 1시간 동안 엔도뉴클레아제를 첨가하면 DNA 가닥 길이를 줄이고 여과성을 크게 향상시키는 역할을 합니다. 엔도뉴클레아제는 정화 과정에서 캡처까지 계속 작동합니다(포획 조건 및 로딩 속도에 따라 일반적으로 3~8시간).

대부분의 경우 mAbs는 음이온성 매트릭스에 결합하지 않습니다. 그러나 필터에 대한 결합을 방지하거나 후속 단계에서 포획할 표적을 준비하기 위해 관심 표적에 따라 수확물(역시 바람직하게는 생물반응기에서)의 pH 및/또는 전도도를 조정하는 것이 필요할 수 있습니다. 오염 물질을 최대한 감소시키면서 최적의 제품 회수 조건은 각 mAb에 대해 경험적으로 결정해야 합니다.

적절한 크기의 심층 필터를 선택하면 원심분리는 기껏해야 중복됩니다. 일회용 버킷(자본 장비 비용 및 유지 관리, 에어로졸 생성 및 사용한 버킷 처리)의 경우에도 확장 및 청소 검증 문제가 있습니다. 여과가 실용적이지 않은 경우 확장층 크로마토그래피를 사용하는 것이 더 실현 가능하고 경제적인 옵션이 될 수 있습니다(Upfront의 Rhobust EBA 기술 참조).

일반적으로 포획 단계에서는 단백질 A 수지를 사용합니다. 그러나 모든 단백질 A 부분이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 일부는 다양한 수준의 특이성과 결합력으로 다양한 mAb와 결합합니다. 그러므로 귀하가 선택하는 모든 단백질 A 수지는 경험적으로 결정되어야 합니다. 또한 고려해야 할 수지 매트릭스가 있습니다. 여기에는 아가로스 및 일부 메타크릴레이트와 같은 연질 수지와 폴리스티렌 또는 세라믹과 같은 경질 수지가 포함됩니다. 모두 광범위한 규제 파일을 가지고 있습니다.

연질 수지와 경질 수지의 주요 차이점은 작동 중 선형 속도와 버퍼 소비에 있습니다. 아가로스(Agarose)는 벽 지지 또는 베드 처짐이 필요한 부드러운 수지로, 5cm보다 넓은 컬럼에서 용출 중에 앞쪽 가장자리를 생성하는 "스마일"을 형성합니다. 이는 또한 느린 확산 매체이며 300cm/hr 이상에서는 용량과 층 무결성을 잃습니다. 또한 확산성 특성으로 인해 버퍼 변경 중에, 특히 용출 전에 광범위한 세척이 필요합니다. Capto 수지는 가교된 아가로스이므로 이러한 문제 중 일부를 완화할 수 있습니다. 그러나 기본 매트릭스는 여전히 아가로스이므로 확산을 허용하려면 광범위한 세척과 느린 유속이 필요합니다. 경질 수지는 포장이 더 쉽고, 세척이 훨씬 덜 필요하며, 벽 지지대 없이 베드의 무결성을 유지합니다. 또한 이들 수지는 생산성의 큰 손실 없이 800~1,200cm/hr의 선형 속도로 작동될 수 있습니다.