强大的工艺开发工具箱平台ProBox™赋能复杂抗体蛋白药CMC

2023-06-06

临床申请抗体药物偶联物

生物药产品的设计愈加复杂，对细胞系构建及上下游工艺开发都提出了新的挑战，每个阶段都有着亟需攻克的难题。此外，生物分析技术在整个CMC项目中对于支持工艺开发、质量控制和稳定性评估也至关重要。金斯瑞蓬勃生物基于近百个CMC项目经验开发了一套蛋白抗体CMC工艺开发难点和解决方案数据库---ProBox™，ProBox™作为金斯瑞蓬勃生物工艺开发工具箱，涵盖从细胞系开发、细胞培养、蛋白纯化和制剂开发以及蛋白分析的全流程解决策略。ProBox™ —— 蛋白抗体CMC工艺开发工具箱ProBox™对已有问题分类及整合，可以帮助工艺开发人员更高效地寻找到工艺开发中的类似问题和解决策略。ProBox™针对CMC特定挑战或特定类型分子进行详细分析和研究，以深入探究这些问题的本质和解决策略，帮助工艺开发人员更深入地了解工艺开发原理，从而提高工艺开发效率。当前ProBox™数据库中已包含70+项目和200+问题及解决方案。跨模块整合是ProBox™的核心和优势，通过各模块间整合，ProBox™可以帮助工艺开发人员更精准地发掘项目最优解决路径，从而实现整体项目的更优工艺。此外，ProBox™数据库实时更新，从新的案例中发掘问题及解决方法，以保持其与时俱进，帮助工艺开发人员更好地应对不断变化的工艺开发挑战。ProBox™作为一款强大的蛋白抗体CMC开发工具箱，赋能金斯瑞蓬勃生物“一站式CMC平台”向客户提供更高效、更可靠的工艺策略。金斯瑞蓬勃生物凭借多年的生物药发现及开发领域的技术积淀，建立了一站式生物药研发生产平台。目前公司已经承接了超过90个完整CMC项目，帮助客户获得25个IND批件，最快的重组蛋白项目已经上市。01应对细胞系构建难点-双抗分子及蛋白分子的细胞系开发策略在DNA合成质粒构建和细胞转染过程中，金斯瑞蓬勃生物采取了优化基因序列、表达载体和宿主细胞的措施，以提高蛋白表达水平。他们开发和引进了多种载体，并通过优化和选择适合的表达载体，来增强蛋白表达水平。同时，他们也进行了转染方法的优化，明显提高了转染效率。图1为，金斯瑞蓬勃生物自主研发的1.0 Up载体结合蓬勃生物的宿主细胞CHOK1-Gens表达抗体蛋白的部分结果。1.0 Up载体与CHOK1-Gens的结合使用，使项目在细胞池筛选阶段就可得到高产量的细胞池，在之后的单克隆筛选阶段，有多个高产克隆可用于后续的生产。图1此外，金斯瑞蓬勃生物利用细胞系开发平台(ProCLD)，拥有商业化授权的野生型和ADCC增强型CHO-K1细胞，以及工艺开发ProBox™平台，用于解决错配和调节糖型等问题。面对双/多抗产品易错配和产量低的问题，金斯瑞蓬勃生物快速优化技术平台采用了一种快速优化方法。他们将目标产品分散到不同的载体中，然后调整不同载体的转染比例，从而大幅提高了目标产品的纯度，减少了错配情况，产量成倍增加。此外，金斯瑞蓬勃生物还内部研发了pGenHT1.0-UP载体，通过优化启动元件，显著提高了高产克隆的转染比例。在正常的fed-batch工艺中，可以达到13.6 g/L的产量。02应对上游工艺开发难点金斯瑞蓬勃生物利用高通量平台Ambr15进行工艺开发，实现了高效的培养基筛选，并根据分子特点优化产品质量。他们还开发了基于ATF(Alternating Tangential Flow)的灌流工艺，并自主研发了灌流培养基，从而显著提高了非稳定分子的产量，并降低了生产成本。同时，他们通过灌流技术和添加剂优化等方式，为合作伙伴提供了产品活性优化的服务，根据目标分子的功能进行工艺开发，将目标产品的酶活性提高了50倍以上。图2 金斯瑞蓬勃生物使用灌流培养技术，大幅提高产品活性。图3 金斯瑞蓬勃生物在灌流工艺基础上，采用DoE方式优化添加剂的含量，成倍提高产品活性。此外，金斯瑞蓬勃生物还利用N-1灌流技术，能够快速将fed-batch产量翻倍，以满足合作伙伴对蛋白抗体产品在临床中的需求。除了上游工艺的稳定高效，金斯瑞蓬勃生物还建立了有效且可靠的细胞培养放大策略，以确保目标工艺在大规模生产中与小规模锁定批次的表现保持一致。总的来说，金斯瑞蓬勃生物通过采用先进的高通量平台、灌流技术和细胞培养放大策略，为合作伙伴提供了全面的工艺优化服务，以提高产量、降低成本，并确保产品质量和活性的优化。03应对下游工艺开发难点随着分子设计的复杂度提高，产生了多种无标签重组蛋白以及基于抗体片段的融合蛋白，例如Fc融合蛋白、ScFv融合蛋白和VHH融合蛋白等，这些蛋白的分离和纯化成为生物技术环节中极具挑战的任务。蛋白纯化中，酸性融合蛋白的亲和捕获常导致跨等电点沉淀和蛋白聚集，成为一项具有挑战性的任务。完整的单抗(基于IgG1和IgG4)通常是碱性蛋白，因此在亲和捕获过程中不会遇到跨等电点问题，使得亲和捕获较为容易。然而，基于单抗或单抗片段开发的融合蛋白，特别是酸性融合蛋白，其等电点分布较广，使得亲和捕获过程变得复杂。通常情况下，在常规的亲和条件下，洗脱样品处于酸性条件，导致融合蛋白的降解。为解决这个问题，通过选择合适的亲和填料，并对洗脱缓冲液进行优化开发，使得洗脱样品处于中性溶液中，从而避免了酸性条件的处理(图4)。图4 酸性融合蛋白的亲和优化针对HCP去除问题，金斯瑞蓬勃生物已采用正交分离模式的多重色谱分离策略，同时引用新的去除手段，已经在多个高难度HCP项目上取得较好结果。除此之外，挑战还包括无标签蛋白捕获、蛋白稳定性、氧化还原以及回收率提高等问题，金斯瑞蓬勃生物通过分子整合、模块整合以及问题整合，开发出了应对蛋白CMC工艺挑战的ProBox™平台，打造分子整体纯化策略为每个下游单元操作环节难题给出相应解决方案。04开发新的分析方法重组蛋白和双特异性抗体等复杂分子存在表达水平低、后修饰复杂或二硫键错配等多种问题，给分析工作带来了巨大的挑战，需要高效的分析开发和故障排除策略，以确保工艺开发的顺利进行。融合蛋白断裂的识别可为早期上游工艺开发奠定良好的基础。针对某一融合蛋白早期表达断裂的问题，金斯瑞蓬勃生物首先分析了蛋白断裂可能产生的片段，并针对各种片段类型筛选出特异性的检测抗体，开发出高灵敏高特异性的western blot理化分析方法。该方法被成功地运用于细胞系开发和单克隆筛选，使蛋白断裂的风险在工艺开发初期就能得到有效的控制。双抗表达错配是影响双抗质量的关键因素。为鉴别某一非对称双抗的错配产物的类型，金斯瑞蓬勃生物首先利用混合纯化填料得到高纯度的错配产物，再结合质谱手段检测其精确分子量，最终确定错配产物为双抗某一单链形成的同源二聚体，从而为该双抗产品质量的监控明确了思路。由上可见，金斯瑞蓬勃生物拥有强大的质量研究能力。可基于分子特性开发稳健的分析方法，也可对工艺过程的风险项(如蛋白断裂、氧化修饰等)提供有效的监控。通过专业、严谨和可靠的质量研究，为大分子药物的CMC开发保驾护航。金斯瑞蓬勃生物CMC开发案例分享01助力庄亚生物重组凝血因子VIII产量达到同类产品20多倍在2021年2月7日，金斯瑞蓬勃生物助力庄亚生物生产的200L GMP重组凝血因子VIII顺利完成交付，达成项目的重要里程碑。于是，在2021年6月1日，金斯瑞蓬勃生物与庄亚生物签订了人重组凝血因子VIII的临床和商业化生产合作意向。在金斯瑞蓬勃生物的助力下其生产工艺得到了进一步的完善，目前庄亚生物的人重组凝血因子VIII产量是同类产品的20多倍，远高于世界领先水平。02助力丽珠集团重组新型冠状病毒融合蛋白疫苗纳入序贯加强免疫紧急使用在新冠疫情期间，金斯瑞蓬勃生物通过强大的重组蛋白CMC平台工具箱和为mRNA疫苗提供体外转录模板线性化质粒的GMP生产平台，承担了丽珠集团 V-01项目部分工艺开发阶段的工作。在2022年9月，丽珠集团的重组新型冠状病毒融合蛋白疫苗(V-01)被药监局纳入新型冠状病毒防疫序贯加强免疫紧急使用。03助力Selecxine抗体药项目获美国、韩国临床试验批准金斯瑞蓬勃生物合作伙伴Selecxine创新的抗体药项目SLC-3010获得美国FDA、韩国MFDS批准进行临床试验。SLC-3010是一种抗体-细胞因子偶联物，基于Selecxine专有的非共价偶联技术开发而成，可激发针对肿瘤的多种免疫反应，被称为"Triple Action"。鉴于SLC-3010需要抗体和细胞因子的非共价偶联来实现其独特作用模式，金斯瑞蓬勃生物针对该项目上下游工艺和偶联工艺中进行定制化开发，不仅优化了生产流程，同时也提升了药物活性。金斯瑞蓬勃生物成功地开发出了兼具温和的偶联工艺条件、高收率和高纯度的生产工艺。此外，金斯瑞蓬勃生物还针对这种新型的偶联药物，开发了多种特殊的放行检测方法，以此来支持生产放行，控制产品的纯度和质量。04助力康立泰获得IND批件金斯瑞蓬勃生物曾助力客户康立泰的KLT-1101项目获得IND批件，批准在肿瘤放化疗后开展治疗白细胞和血小板减少症的临床研究。KLT-1101是康立泰药业开发的一种重组人白介素-12，也是国家一类抗肿瘤新药，是国家“重大新药创制”科技重大专项。金斯瑞蓬勃生物帮助这一创新生物药完成从DNA到IND的整个研发过程。本项目从申报到获得临床批件仅5个月，未进行发补，体现了金斯瑞蓬勃生物研究的完整细致和高质量的技术实力。白介素12分子是复杂的多域蛋白，不仅表达量受限，对于游离的单域蛋白碎片的表征和去除也是纯化工艺的重大难点。金斯瑞蓬勃生物凭借多年的蛋白表达和纯化经验，以及专业的工艺设计能力，从无到有完整开发了本项目临床前药学研究，表达量比客户预期高出15倍，大幅降低了生产成本，聚集体、杂质控制在了极低水平，成功获得中国IND批件。