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比较 Protein A 填料时的考察项目

Protein A 填料不能仅凭每升价格或产品目录上的结合载量数字来比较。需要把在相同保留时间和穿透标准下测得的结合载量、耐清洗性和寿命、杂质去除、每g抗体的成本以及监管文件放在一起考察。

纯化与层析 · 撰写 2026.10.09 · 最近审阅 2026.10.09
关键确认事项 3 项
  1. 结合载量应在相同的保留时间和穿透标准下比较
  2. 耐清洗性和寿命应以实际料液反复试验来确认
  3. 成本不按每升价格,而按每 g 抗体的成本衡量

条件一致才能比较

Protein A 亲和层析是单克隆抗体捕获工艺的标准,但填料价格昂贵、寿命有限这一点一直被视为课题。[7][13]已公开的结合载量所用的抗体和保留时间各不相同,仅把数字并排放在一起无法构成比较。[1][5]

动态结合载量

动态结合载量(dynamic binding capacity,DBC)是在实际流动上样的条件下填料所捕获的抗体量。该值在很大程度上取决于保留时间(residence time),也因抗体种类和填料而异。[1][2]通常以上样至流出液 UV 信号达到最大值的 10% 的时间点(10% 穿透)为止的上样量来计算。[4][5]因此,应在保留时间和穿透标准相同、并且尽可能用本企业料液测得的数值之间进行比较。

基质与粒径

基质(base matrix)分为玻璃·硅胶类、琼脂糖类和合成聚合物类。[1]在一项比较 15 种市售填料的研究中,对保留时间的依赖性因基质而异,该研究以颗粒直径和传质速率解释了这一差异。[2]粒径和可压缩性会影响柱床高度的设计,因此压力-流速特性也应一并确认。[1][6]

耐清洗性与寿命

在位清洗(cleaning-in-place,CIP)使用氢氧化钠(NaOH)。据综述,琼脂糖类和聚合物类填料可用稀 NaOH(0.05~0.2 N,接触 30 分钟)进行消毒,耐碱稳定化配基可耐受 0.1~0.5 N。[1][7]重复使用次数据报道为 100~200 次以上,[1][7]但反复使用会使配基降解、流失,结合载量下降。[4][7]寿命受清洗溶液和料液的影响,因此应以实际料液进行重复循环试验来确定。[1][7]

杂质与洗脱条件

  • 脱落 Protein A(leached Protein A):指配基随抗体一同被洗脱的现象,属于工艺相关杂质。[8][15]用酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定,[8][9]并在其后的离子交换步骤中去除。[1][8]
  • 洗脱 pH:洗脱需要低 pH(2.5~4),而这一条件可能引起抗体聚集。[1][10]各填料的洗脱 pH 和聚集体比例应一并考察。[1][6]
  • 宿主细胞蛋白(host cell protein,HCP):相当一部分在 Protein A 步骤中被去除,但残留量因填料、料液和淋洗条件而异。[1][11]既有填料之间差异大的报道,也有差异小的报道。[3][6]

成本与法规文件

填料成本不按每升价格,而按反映结合载量、重复使用次数和年批次数的每 g 抗体成本来衡量,是合理的做法。[7][12]

确认供应商是否有法规支持文件(regulatory support file),如果正在准备美国上市申请,则确认能否取得药物主文件(Drug Master File,DMF)的引用授权书。[17][18]获批后更换填料材质属于纯化工艺变更。[14][16]ICH Q5E(2004年 Step 4,现行)认为变更前后的产品不必完全相同,但必须高度相似,并规定应以质量属性分析、杂质去除能力、工艺控制和稳定性资料证明这一点。[14][19]

比较项目为什么要看比较时应统一的条件
动态结合载量决定层析柱尺寸和循环次数 [1]保留时间、10% 穿透、相同料液 [2][4]
耐清洗性·寿命决定重复使用次数和成本 [7]NaOH 浓度·接触时间、实际料液 [1]
脱落 Protein A工艺相关杂质 [15]相同测定方法(ELISA) [8][9]
HCP·聚集体后续纯化步骤的负担 [11]相同抗体、淋洗·洗脱条件 [1][6]
成本仅凭每升价格无法判断 [7]换算为每 g 抗体的成本 [12]

参考来源

  1. Liu HF, Ma J, Winter C, Bayer R, mAbs — Recovery and purification process development for monoclonal antibody production (2010; 2(5):480–499)
  2. Hahn R, Schlegel R, Jungbauer A, Journal of Chromatography B — Comparison of protein A affinity sorbents (2003; 790:35–51)
  3. Hahn R, Shimahara K, Steindl F, Jungbauer A, Journal of Chromatography A — Comparison of protein A affinity sorbents III. Life time study (2006; 1102:224–231)
  4. Zhang J, Larsen M, Blanc T, Parekh BS, Hsieh M-C, Antibodies (Basel) — The Multi-Attribute Method (MAM), An Advanced LC-MS Approach for Protein A Resin Performance and Lifecycle Evaluation (2026; 15(2):26)
  5. Gupte P, Gavasane M, Kambli A, Bhabal T, Cheulkar S, BioProcess International — Dynamic Binding Capacities of Protein A Resins for Antibody Capture: A Comparative Evaluation (2020年5月,行业期刊文章)
  6. Pabst TM, Thai J, Hunter AK, Journal of Chromatography A — Evaluation of recent Protein A stationary phase innovations for capture of biotherapeutics (2018; 1554:45–60)
  7. Rathore AS, Bracewell DG, Pathak M, Ma G, BioPharm International — Re-use of Protein A Resin: Fouling and Economics (2015年3月; 28(3), 行业期刊文章)
  8. Carter-Franklin JN, Victa C, McDonald P, Fahrner R, Journal of Chromatography A — Fragments of protein A eluted during protein A affinity chromatography (2007; 1163:105–111)
  9. Zhu-Shimoni J, Gunawan F, Thomas A, Vanderlaan M, Stults J, Journal of Immunological Methods — Trace level analysis of leached Protein A in bioprocess samples without interference from the large excess of rhMAb IgG (2009; 341:59–67)
  10. Mazzer AR, Perraud X, Halley J, O'Hara J, Bracewell DG, Journal of Chromatography A — Protein A chromatography increases monoclonal antibody aggregation rate during subsequent low pH virus inactivation hold (2015; 1415:83–90)
  11. Shukla AA, Hinckley P, Biotechnology Progress — Host cell protein clearance during protein A chromatography: development of an improved column wash step (2008; 24(5):1115–1121)
  12. Romero JJ, Jenkins EW, Birtwistle MR, Husson SM, Biotechnology Progress — Techno-economic analysis of membrane-based continuous capture chromatography platforms for large-scale antibody production (2025; 第 41 卷, doi:10.1002/btpr.70033)
  13. Ramos-de-la-Peña AM, González-Valdez J, Aguilar O, Journal of Separation Science — Protein A chromatography: Challenges and progress in the purification of monoclonal antibodies (2019; 42(9):1816–1827)
  14. ICH — Q5E Comparability of Biotechnological/Biological Products Subject to Changes in Their Manufacturing Process (Current Step 4 version, 2004年11月18日)
  15. ICH — Q6B Specifications: Test Procedures and Acceptance Criteria for Biotechnological/Biological Products (Current Step 4 version, 1999年3月10日)
  16. U.S. FDA (CBER/CDER) — Chemistry, Manufacturing, and Controls Changes to an Approved Application: Certain Biological Products, Guidance for Industry (2021年6月)
  17. U.S. FDA — Drug Master Files: Guidelines (1989年9月指南,网页发布版)
  18. U.S. Code of Federal Regulations — 21 CFR 314.420 Drug master files (eCFR 现行版,2026年10月查阅)
  19. European Medicines Agency — ICH Q5E Biotechnological/biological products subject to changes in their manufacturing process: comparability of biotechnological/biological products, Scientific guideline (CPMP/ICH/5721/03, 2005年6月生效)
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