雙特異性抗體(Bispecific antibody,BsAb,簡(jiǎn)稱(chēng)雙抗)是指能夠特異性的結(jié)合兩個(gè)抗原或兩種特異性表位的人工抗體。
根據(jù)雙抗結(jié)構(gòu)劃分,可分為IgG-like雙特性異性(含有Fc區(qū))和non-IgG-like雙特異性抗體(不含F(xiàn)c區(qū))。IgG-like雙特性異性:含有FC區(qū),分子量相對(duì)較大,F(xiàn)C區(qū)也有助抗體后期的純化?商岣呷芙庑裕(wěn)定性,具有FC介導(dǎo)的效應(yīng)功能。
Non-IgG-like雙特異性抗體:非IgG-like雙抗在設(shè)計(jì)時(shí)去除了FC區(qū),分子量一般較小,滲透性強(qiáng),半衰期短,相對(duì)而言具有易于生產(chǎn)的特點(diǎn)。
雙抗不同類(lèi)型分子結(jié)構(gòu)圖
雙抗在重組表達(dá)過(guò)程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生錯(cuò)配,不完整片段,以及聚集等副產(chǎn)物,這些雙抗的副產(chǎn)物主要分為:①錯(cuò)配(主要包括重鏈之間錯(cuò)配引起的同源抗體,輕鏈與重鏈之間錯(cuò)配引起的異源抗體),②抗體片段(缺失重鏈和輕鏈的雙抗副產(chǎn)物:如半抗體,3/4抗體),③聚體(輕鏈聚集體,重鏈聚集體)等,這些雙抗副產(chǎn)物為雙抗藥物的下游工藝提出了較大的挑戰(zhàn)。
典型的雙抗雜質(zhì)表現(xiàn)
(2021 Current trends and challenges in the downstream purification of bispecific antibodies)
針對(duì)不同的雙抗類(lèi)型,需要多樣化的純化平臺(tái)來(lái)進(jìn)行雜質(zhì)的去除,通?梢赃M(jìn)行以下路線的選擇:
不同雜質(zhì)類(lèi)型可選擇填料種類(lèi)
親和層析純化
Protein A親和層析在雙抗純化中具有捕獲和除雜的功能,是使用最多的一種層析方法。典型的親和層析是pH7.2±0.2的緩沖液中上樣,平衡緩沖液淋洗,醋酸,檸檬酸或甘氨酸緩沖液含有300~1000mM氯化鈉在pH5.0~6.0條件下洗雜,然后使用醋酸,檸檬酸或甘氨酸緩沖液在pH4.0~2.5條件下洗脫或者梯度洗脫。Protein A可以去除同源抗體,半抗及3/4抗體。對(duì)于一般難以去除的副產(chǎn)物,可以通過(guò)添加一定成分的添加物進(jìn)行去除,比如:在洗脫和洗雜緩沖液中添加CaCl
2可以提高半抗和同源聚體的去除;在洗脫和洗雜緩沖液中添加精氨酸可以提高半抗,工藝殘留的去除;在洗脫和洗雜緩沖液中添加MgCl
2可以提高同源聚體的去除。
MaXtar® ARPA是一款耐0.5 mol/L堿,高載量,高分辨率的Protein A填料,在半抗,3/4抗體,同源聚體,單鏈缺失及聚體類(lèi)雙抗副產(chǎn)物去除表現(xiàn)良好。目前廣泛應(yīng)用在多個(gè)抗體藥物的商業(yè)化生產(chǎn)中。
離子交換層析純化
離子交換層析是利用雙抗與雙抗副產(chǎn)物的等電點(diǎn)PI的差異,通過(guò)鹽梯度或pH梯度進(jìn)行分離純化,在抗體純化應(yīng)用最多的精純步驟。一般情況下,只要雙抗與雙抗副產(chǎn)物的PI差異在0.5以上,就可以使用離子交換層析分離開(kāi)。離子交換層析可以去去除同源聚體,3/4抗體,聚體。對(duì)于特別難以去除的3/4抗體,可以?xún)?yōu)化緩沖液中添加PEG,CaCl
2,精氨酸等,使用pH梯度的陽(yáng)離子交換層析,可以獲得較好的去除效果。
MaXtar® Q、MaXtar® Q HR、MaXtar® S/SP、MaXtar® SP HR在抗體純化中應(yīng)用比較經(jīng)典的離子交換層析填料。
MaXtar® S HC是一款高分辨,高載量(可達(dá)100mg IgG/ml以上的填料)的陽(yáng)離子交換層析填料。
疏水層析純化
疏水層析根據(jù)雙抗與雙抗副產(chǎn)物的疏水性差異進(jìn)行分離。在高鹽濃度下,雙抗表面疏水殘基暴露,與疏水填料表面結(jié)合,隨鹽濃度的降低,使得不同疏水強(qiáng)度的雙抗與雙抗副產(chǎn)物進(jìn)行分離。高鹽濃度的緩沖液可能使蛋白與層析填料產(chǎn)生不可逆結(jié)合,在疏水緩沖液中添加5~15%的PEG或精氨酸可以促進(jìn)洗脫和提高洗脫效果,增加回收率;也可使用高分辨率的MaXtar
® Phenyl HR或MaXtar
® Butyl HR的層析填料,以結(jié)合或流穿模式去除聚體。
MaXtar® Phenyl、MaXtar® Phenyl HR、MaXtar® Butyl、MaXtar® Butyl HR在雙抗純化可以有效的去除重鏈和輕鏈,聚體等雙抗副產(chǎn)物。
復(fù)合層析純化
混合模式層析利用層析填料的兩種或兩種以上相互作用機(jī)理進(jìn)行分離的方法。比如:CHT可同時(shí)實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子交換和鈣金屬親和兩種分離機(jī)制及MMC/MMA具有弱陽(yáng)離子/陰離子交換和疏水層析兩種層析機(jī)理,可取去除同源聚體;由于復(fù)合模式層析的雙機(jī)理的分離功能,在去除雙抗副產(chǎn)物種具有獨(dú)特效果。混合模式層析在雙抗純化種應(yīng)用非常廣泛。
圖1:BarconCHT Type I的雙抗層析圖譜
表1:BarconCHT Type I純化雙抗的收率與純度
小結(jié):
由于雙抗比單抗的副產(chǎn)物更復(fù)雜,需要針對(duì)不同類(lèi)型的雙抗,依據(jù)親和力,電荷,疏水性等性質(zhì)差異,設(shè)計(jì)多種不同的下游工藝路線,去除副產(chǎn)物,提高雙抗的純度。百林科可以提供雙抗純化不同純化工藝路線如表2,表3-1,表3-2,在各種雙抗項(xiàng)目種表現(xiàn)優(yōu)異。
表2:百林科三步層析在某雙抗項(xiàng)目的應(yīng)用
表3-1:百林科三步層析在某雙抗藥物的應(yīng)用
表3-2:百林科三步層析在某雙抗藥物的備選應(yīng)用
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