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解析速览Protein A亲和抗体层析的突破性创新

2020.4.03

导读:

近期华人抗体协会发布一篇文章介绍到连续制造工艺被FDA推崇备至：连续制造工艺基于其稳定高效率的优势，已经在其它许多行业成为极其成功的生产模型。然而很长一段时间以来，制药行业以严格监管和法规要求过于保守而被行业所诟病，故多数仍以批次生产为主。近年来，随着业界对于产能效率和生产成本的不断重视，生物制药行业对于连续工艺的关注度也在不断增加，希望能借以提高生产效率和设备利用率，且已有案例表明特定连续技术整合到现有生物药生产流程后，显现了诸多优势。作为全球药物监管的领先者，FDA一直是连续制造工艺的有力倡导者。早在2017年，FDA就发布了关于连续制造（Continues manufacturing, CM）的意见征求稿；2018年FDA 向三个连续制造项目提供近六百万美元资金，旨在帮助实施创新技术以提高产品质量并实现行业现代化；2019年2月26日，FDA颁布了涉及CM的关键指南草案《Quality Considerations for Continuous Manufacturing》，必将对此技术的推动起到巨大作用，同时FDA 局长 Scott Gottlieb 和药品中心主任 Janet Woodcock 也为CM高调站台，在随指南发布的声明中一再强调连续制造的优势，由此看来CM未来或许已不远。令人高兴的是，得益于纳微科技在纳米材料及键合等多方面取得的突破性进展，UniMab Protein A亲和层析介质因其诸多独有领先优势而特别适合用于连续柱色谱体系。

降成本、提效率：推行连续制造工艺的必要性和紧迫性

降低成本和提高效率一直都是制药企业的重要诉求，尽管由于其产品涉及人身健康和安全等而极具行业特殊性，故不得不受限于药监部门的严格监管和法规要求而过于保守，但众所周知，业内人士一直在 “降成本、提效率”等方面上下求索。以生物制品为例，经过多年努力，研究者们对于其上游研发阶段的生产效率和成本已经优化到极其理想的水平，天花板效应凸显，但在于下游分离纯化方面却几无建树，生产成本和效率仍有较大优化空间。此外有研究报道称生物制品下游分离纯化所占成本超过整个生产成本的80%以上，因此包括FDA在内的机构和企业都开始转向连续制造工艺的研究和推广。基于这种积极的思路导向，在下游分离纯化领域积极推广应用连续色谱层析工艺，也会日益被广大生物制药企业和研究机构所认可接受，并成为当下及未来发展的主流趋势之一。

连续色谱层析简介

众所周知，传统色谱分离技术是采用固定的色谱塔进行，先进入一定量物料，然后采用洗脱剂不断洗脱，在同一出口在不同时间段就可接到不同的产品组分，此过程明显费时费力；而连续色谱分离技术则是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。在实际生产中，连续流层析可获得更高的产量，且成本更低，这是通过降低Protein A 填料用量和缓冲液消耗量实现的，由于操作稳定，其可更好地保证产品质量的一致性，并显著提高下游纯化的产量。传统色谱分离方式通常是单一色谱柱序列上样和洗脱，这就明显限制了介质的利用程度，而连续色谱层析技术平行采用多根色谱柱平行上样和洗脱，这种连续上样的方式无疑能够最大化介质的利用率。

连续色谱层析技术示意图

尽管传统色谱分离技术被广为采用，但其仍存在一系列问题亟待解决：

溶剂消耗量大，综合生产成本居高不下；
填料使用量大，单位填料产出少，工业化生产成本进一步提高；
某些低分离度品种分离受限，无法工业化；
对于某些特殊样品（如手性药物），没有太好的解决办法等等。

然而连续色谱分离技术能够实现物料连续使用，应用同等规模的填料和溶剂却可大幅度提高样品处理量，对于某些化学结构相类似的成分，仍然能够获得较理想的分离度和样品回收率。该技术主要能够很好地解决大、小分子原料药、功能糖等的连续化分离问题，在降低缓冲液用量的同时，提高填料利用率，高效降低生产成本，目前已经广泛应用于石油化工、食品工程和生物化工等领域，如：

糖醇类分离：果葡糖浆、菊粉、低聚果糖、海藻糖、阿拉伯糖、木糖醇、核糖等；
手性药物和天然产物分离：紫杉醇、鱼油、芍药苷、大豆卵磷脂、氟西汀、酮洛芬等；
精细化工：香精香料、色素、不饱和脂肪酸等；
石化：PX及其类似物、碳五碳六中正异构烷烃等；
生物大分子：蛋白多肽（亲和层析）、核酸等。

理想的连续色谱层析介质：UniMab Protein A亲和层析介质

传统间歇式色谱（左）新型连续色谱（右）洗脱概念图

在传统间歇式色谱法中，实验者只能采用单根色谱柱进行分离纯化，上样时只能序列式上样洗脱，这种方法虽然适合于绝大多数分离纯化，但其对于纯化介质的利用率并不高；在新型的连续色谱层析法中，实验者可以同时平行使用多根色谱柱并进行上样和洗脱，整个洗脱过程处于不间断的持续进行中，这种方法可以确保使用更少的缓冲液来最大化填料的利用率，目前已经证实这种新型色谱层析方案在手性和糖类化合物分离方面非常有效，尤其在单抗捕获方面经实际验证效果良好。单分散UniMab 亲和介质由于具备诸如粒径均一、柱效高、柱与柱重复性好，且机械强度高、反压低，在高流速下载量高等一系列独特优点，正好满足连续色谱高流速的要求。

连续色谱应用单分散UniMab大幅提高生产效率和介质利用率

单分散UniMab层析介质与多分散软胶基质介质的生产效率和介质利用效率对比

由于新型的连续色谱层析相对传统色谱层析具有诸多明显优势，能够带来更高的生产效率和介质利用率，在实际应用过程中上述特点也得到了印证。如上图，连续色谱层析比传统色谱层析具有更高的生产效率和介质利用效率，而单分散UniMab层析介质相对于多分散软胶介质在绝大多数保留时间下均表现出更高的生产效率和介质利用率，并且可很明显地看出不论新型连续色谱层析还是传统色谱层析，单分散介质相对于多分散介质都具有极为明显的优势。

连续色谱应用单分散UniMab大幅降低流动相消耗，高效环保

单分散和多分散体系介质色谱洗脱示意图

得益于纳微精准制造的单分散介质，UniMab亲和层析介质相对于软胶基质亲和介质在装柱后的洗脱过程中表现出更良好有序的洗脱行为，涡流扩散、纵向扩散和传质阻力均有显著降低，因此单分散体系在洗脱过程中更容易获得高柱效、低反压等理想色谱性能。如下图，连续色谱比传统色谱更节省缓冲液消耗量，且单分散UniMab亲和介质比多分散软胶亲和介质更能显著降低缓冲液消耗量，此举不仅节约了人力物力的投入成本，更省去了较多后期废液处理等环保成本。可以说，单分散色谱填料当属现代制药业分离纯化的理想选择。

单分散和多分散亲和层析介质洗脱缓冲液消耗数据对比图

连续色谱应用10个生产批次的单分散UniMab介质纯化单抗的色谱重现性极佳

10批次单分散UniMab介质纯化单抗色谱图重复性对比

10批次单分散UniMab介质纯化单抗数据统计（每批次介质产量高达100L）

如上图上表，通过对十个生产批次亲和介质在单抗色谱分离纯化方面进行的重复性考察，可以明显地看出单分散UniMab亲和介质在单抗分离纯化中保持着理想的色谱重现性，亲和介质稳定性状态较理想，将为企业及科研院所的生产工艺优化放大和分离纯化研究带来诸多便利。从某种意义上，能够实现在最大程度上确保生产研究高效开展，把对人力物力等生产资源的消耗降到最低。

连续色谱应用单分散UniMab和多分散软胶介质纯化数据概览

单分散UniMab和多分散软胶介质纯化数据统计

总而言之，我们在实验中发现通过双柱连续上样可实现蛋白高效捕获，显著提高介质利用度，提高时空产率，减少缓冲液消耗，特别适合Protein A亲和捕获单抗。如上表，在单抗纯化纯度、回收率和HCP等三项数据来看，单分散UniMab和多分散软胶介质的色谱性能表现基本一致，但在单抗生产效率、层析介质利用率和缓冲液节约率等方面，单分散UniMab却表现出更加显著的优越性，这些明显的优势将在很大程度上提高制药企业的生产效率和经济效益，节约大量生产资料的成本投入和环保成本，确保用户可以更加高效快捷地进行单抗分离纯化生产或研究。

文末，小编愿再给各位读者简单概括一下纳微Protein A亲和层析介质的一些显著优势，可以说正是因为纳微科技本着创新研究的宗旨，才为大家带来了一款性能如此优越的Protein A亲和层析介质。如果您对我们的产品感兴趣的话，欢迎拨打热线电话联系我们为您提供更详细的产品信息或试用装。