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洞燭先機(jī) | 單抗下游純化工藝在線監(jiān)測,讓產(chǎn)品質(zhì)量輕松起飛!

時間:2024-1-17 閱讀:265
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需求背景

 

在現(xiàn)代生物制藥的世界里,活性藥物成分(API)的制造就像烹飪大餐,上游工藝(USP)是食材準(zhǔn)備階段,下游工藝(DSP)就是大廚的烹飪過程。

 

先來看看上游工藝(USP)。我們精心挑選最好的“細(xì)胞種子”,進(jìn)行細(xì)致的發(fā)酵培養(yǎng)。這些細(xì)胞會在適合的條件下快樂成長,生產(chǎn)出所需的生物分子。這就是我們的原料,之后就由下游工藝(DSP)來完成精彩的烹飪過程。

 

下游工藝(DSP)就像是位大廚,他要做的就是將上游工藝(USP)提供的原料進(jìn)行精心的烹飪。細(xì)胞與溶液的分離就像是清理食材,去蕪存菁。然后根據(jù)電荷、大小、疏水性或親和力等特性,將所需的 API 從細(xì)胞中釋放出來。這個過程就像是將各種食材巧妙地融合在一起,形成一道美味的大餐。

 

整個過程就像廚師需要關(guān)注菜品的味道一樣,我們還需要密切監(jiān)測副產(chǎn)物、細(xì)胞生長培養(yǎng)基的特性以及后續(xù)純化和加工步驟中的產(chǎn)品質(zhì)量。同時還要監(jiān)測關(guān)鍵質(zhì)量屬性(CQAs)和關(guān)鍵工藝參數(shù)(CPPs),讓每一個步驟都完美無瑕。

 

因為生物產(chǎn)物是如此復(fù)雜,我們不能僅僅依靠經(jīng)驗,還需要借助靈敏的分析工具(例如 UHPLC)來提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),幫助我們精確控制每一個步驟,確保一切都恰到好處。

 

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圖 1. 生物藥物 API 的下游工藝流程示意圖。綠點為可能接入在線液相色譜位置

 

 

 

運(yùn)行邏輯

 

在下游工藝中,我們巧妙地運(yùn)用在線 LC 來“把關(guān)”,監(jiān)測 mAb 純化工藝中高分子量聚集體的百分比(%HMWs mAb 聚集體),確保經(jīng)過 AEX 色譜精處理步驟的洗脫液的產(chǎn)品質(zhì)量。我們采用了符合 GMP 要求的無菌 FPLC 解決方案,而配備 NovaSeptum 取樣接頭的 Agilent 1260 Infinity II Prime 在線液相色譜系統(tǒng),就像一個守門員,緊緊盯著來自純化系統(tǒng)的“出口”,完成以下動作:

 

· 每 4 分鐘出手取樣一次

· 在 3 分鐘內(nèi)完成分析

· 結(jié)果提交 PCS,做出決策

 

為了應(yīng)對可能出現(xiàn)的“色譜柱故障”,我們還準(zhǔn)備了一臺額外的泵和柱切換閥,像替補(bǔ)隊員一樣隨時待命。當(dāng)色譜柱“體力不支”時,它們可以立即“替補(bǔ)上場”,確保生產(chǎn)流程的順利進(jìn)行。

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圖 2. 在線液相色譜系統(tǒng)工作原理示意圖

 

每 4 分鐘我們就能得到一份“體檢報告”,上面清楚地顯示了所需 mAb 的濃度和高分子量聚集體的百分比信息,用來輕松判斷產(chǎn)品的質(zhì)量是否符合預(yù)期。報告的關(guān)鍵信息通過 OPC UA 傳遞給上級過程控制系統(tǒng) PCS(工藝流程控制的大腦),由 PCS 來決定整個純化過程的節(jié)奏。4 分鐘一次的結(jié)果還可以繪成趨勢圖,一圖看清 HMW 聚集體的面積百分比變化過程(圖 3)。

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圖 3. 在線液相監(jiān)測軟件中顯示的結(jié)果概覽。左上顯示高分子量(HMW)聚集體面積百分比趨勢圖

 

 

 

結(jié)果剖析

 

在線監(jiān)測的結(jié)果顯示了以下的趨勢:

 

mAb(主產(chǎn)物)的面積百分比(圖 4A)從 20.48 min 開始從純化系統(tǒng)中洗脫

HMW 聚集體在 28.41min 后被監(jiān)測到,單體和聚集體的比例分別為 99.892% 和 0.108%

實際峰面積的趨勢圖(圖 4B)顯示,單體的主要洗脫時間為 24.44min 至 72.40min

 

?在線液相色譜系統(tǒng)所生成的數(shù)據(jù)都可用于反饋循環(huán)。

 

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圖 4. 趨勢圖 A 顯示所收集的餾分中 mAb 的面積百分比。趨勢圖 B 顯示所抽取的餾分中主峰的峰面積

 

結(jié)語

 

在治療性 mAb 下游工藝中增加的在線液相監(jiān)測手段,能夠及時提供純化過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù),并實時反饋幫助決策,改善產(chǎn)品質(zhì)量并確保工藝可靠。

 

除此之外,在線液相(液質(zhì))監(jiān)測還可以擴(kuò)展至上下游工藝的多個節(jié)點,支持不同監(jiān)測項目,并和其他在線手段結(jié)合,提高對工藝的理解和控制。

 

展 望

 

工業(yè) 4.0 的轉(zhuǎn)化和過渡正在國內(nèi)全面展開,作為其中的一個行業(yè)子集,生物制藥 4.0 也推進(jìn)了智能工廠的發(fā)展,制造流程的自動化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型都離不開在線數(shù)據(jù)的支撐,在生物工藝流程中實施 PAT 工具(如在線液相色譜)是生物制藥 4.0 和未來自主運(yùn)行設(shè)施的關(guān)鍵推動因素之一。

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圖 5. 貫穿整個生物工藝工作流程的 LC&LCMS 監(jiān)測

 

 

 

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