层析工艺已日渐成为生物制品生产工艺中不可或缺的工艺步骤。通常,一个生产工艺需要设计多个正交的层析步骤来达到较高的目标纯度水平,最大限度地减少残留杂质水平,并满足与外源性物质有关的安全标准。

工艺的操作成本很大程度上是由层析填料的成本驱动的,因此层析填料可使用的批次或循环次数(层析填料寿命)对生产成本的控制至关重要。

各国监管部门出于对药品安全性和有效性的考量,其法规文件明确规定了对“层析填料的使用寿命及可接受限度”的要求。

Table1.层析填料寿命研究的法规指南要求

此外,2021年,PDA发布了技术报告60-3《工艺验证:生命周期方法 附件2:生物制药原料药生产》,报告中明确提出提高层析介质的相关验证是工艺验证的重要部分。

层析填料在使用过程中,会有很多影响其寿命的因素,主要包括以下几点:

(1) 该步骤在纯化工艺中的位置和来料的性质。(一般而言,捕获粗纯阶段填料寿命衰减得更快,精纯阶段填料寿命衰减得慢)

(2) 层析填料的再生、清洁和保存程序。

(3) 层析柱装填和损耗。

层析填料寿命研究策略必须能够完全反映商业化生产规模的性能,或者必须能体现与商业化生产规模之间的相关性。

Table2.层析填料寿命研究策略

注:监控频率(N)可根据对工艺的理解和实际情况做适应性调整。

•缩小模型(Scale Down)

寿命验证前瞻性研究需要使用缩小模型来进行。该缩小模型采用线性缩小的原则,即维持柱床高度、线性流速、上样载量(可采用最差条件)、缓冲液用量(CV)和洗脱收集标准不变,缩小层析柱的柱直径、体积流速和样品体积,同时关注层析柱压力、样品扩散、系统死体积和柱效等因素。

一般可使用工艺表征期间建立和确认的缩小模型,因为已经确认了它可以代表商业化规模的工艺。

•空白运行(Carryover)

层析填料寿命研究的实验设计需要考虑空白运行(Carryover)。周期性地进行空白运行可以用于评估清洁程序效果和产品残留程度。在空白运行中,层析柱按照常规的步骤操作,不同之处在于,用水或者缓冲液代替来料上样。

层析介质的使用寿命根据检测指标的标准来定义。检测指标的标准可以设定为一个具体的截止标准,比如收率>80%,SEC-HPLC 纯度>95%等,也可以通过检测循环次数间的一致性来定义,此时就不再设置具体数值标准。

Table3.寿命研究的评价指标及其可接受标准(举例)

层析填料寿命研究的终点判定可以选择达到检测标准的循环次数数值,或者出现批间异常的循环次数数值。通常较为保守的做法是将确定的循环次数数值乘以一个安全系数,来定义最终的层析填料寿命次数。

Novo-A Diamond亲和填料是博格隆自主研发的新一代高耐碱ProteinA抗体亲和填料,可耐受0.5M~1.0M NaOH进行CIP,填料的载量更高、压力流速性能更好。

本案例使用含有单克隆抗体的细胞培养上清,对Novo-A Diamond亲和填料进行了188个循环的测试,用0.1M NaOH和0.5M NaOH进行CIP,同时检测洗脱收率、HCP、HCD、Protein A、SEC指标。

测试数据表明Novo-A Diamond具有较高的载量(初始10%DBC为67 mg/mL),运行156个循坏后依然高于初始10%DBC的80%;所有循环的收率稳定,洗脱样品纯度稳定,HCP、HCD和蛋白A的残留始终处于较低的水平。

Fig.1Novo-A Diamond 寿命研究各项数据检测结果图谱

层析填料作为生物制药下游纯化工艺中至关重要的原材料,其性能与生物药物的产品质量密切相关。通过填料寿命研究实验,不仅仅提高了生产工艺的可控性与经济性,也为商业化生产提供可靠保证。

关于博格隆

博格隆成立于2008年,是一家专注于为分离纯化提供高质量层析介质的高新技术企业,是中国较早具备大规模生产分离纯化介质能力的企业之一。博格隆所提供的产品涵盖各类分离纯化介质,预装柱,实验室及工业生产级空柱,微载体同时提供分离纯化工艺开发服务及填料定制。

参考资料

[1]2020 版《中国药典》三部“人用重组单克隆抗体制品总论”.

[2]FDA “Guidance for Industry:Process Validation: General Principles and Practices”.

[3]FDA “Points to Consider in the Manufacture and Testing ofMonoclonal Antibody Products for Human Use”.

[4]EMA “Guideline on process validation for the manufacture of biotechnology-derived active substances and data to be provided in the regulatory submission”.

[5]EMA “CPMP Position Statement on DNA and Host Cell Proteins (HCP) Impurities, Routine Testing Versus Validation Studies,” CPMP/BWP/382/97.

[6]PDA Technical Report No.60-3: Process validation: A lifecycle approach Annex 2: biopharmaceutical drug substances manufacturing. Parenteral Drug Association: 2021.