LabChip毛細(xì)管電泳系統(tǒng)在單克隆抗體研發(fā)和工藝中的應(yīng)用

來聊一聊LabChip®毛細(xì)管電泳系統(tǒng)在單克隆抗體研發(fā)和工藝中的應(yīng)用，以及其靈敏、快速和高通量?jī)?yōu)勢(shì)。
 

單克隆抗體工藝研究中，大家非常熟悉這些縮寫：QbD，CPP，CQA，DOE，PAT等。其最終目的，即自始而終以高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)，基于科學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，保持全方位持續(xù)優(yōu)化過程，高效靈活地生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，形成一個(gè)開放和穩(wěn)健的良性循環(huán)。在這個(gè)循環(huán)中，全方位持續(xù)優(yōu)化發(fā)揮著引擎作用。如何做到快速分析、高效的反饋、知其然也知其所以然則是這個(gè)引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力來源。
 

抗體蛋白工藝開發(fā)中，需要了解工藝參數(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量屬性之間的關(guān)系，以便定義工藝設(shè)計(jì)空間,合理優(yōu)化試驗(yàn)方案，提高開發(fā)效率。然而在細(xì)胞培養(yǎng)或純化DOE實(shí)驗(yàn)中變量越多，待測(cè)樣品量就會(huì)越來越大,甚至可能大大超過現(xiàn)代分析實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力。此外，對(duì)藥物研發(fā)企業(yè)而言，如何快速、經(jīng)濟(jì)且應(yīng)檢盡檢，全面地理解各種變量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。這兩者已經(jīng)成為了當(dāng)前企業(yè)不能回避的新型挑戰(zhàn)。因此選擇一種高靈敏度、多功能、自動(dòng)化、高通量和操作便捷的分析檢測(cè)系統(tǒng)就顯得十分必要。
 

目前抗體蛋白質(zhì)量分析，包括純度、含量、聚集體、電荷異質(zhì)性、糖譜分析等，主要檢測(cè)方法有SDS-PAGE、HPLC和CE毛細(xì)管電泳。然而SDS-PAGE蛋白分析屬于勞動(dòng)密集型，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。HPLC和CE時(shí)間較長(zhǎng)，每個(gè)樣品需要大約15-60分鐘，從時(shí)效性和通量上會(huì)限制DOE實(shí)驗(yàn)。
 

那么有沒有一種檢測(cè)系統(tǒng)，能夠很好的補(bǔ)充或者替代傳統(tǒng)方法呢？答案是：有！
 

圖1.LabChip® GXII Touch微流控毛細(xì)管電泳系統(tǒng)及分析檢測(cè)試劑耗材

圖2.LabChip®微流控毛細(xì)管電泳系統(tǒng)工作流程

圖3.非還原條件下NISTmAb(Lot:14HB-D-002) 樣品檢測(cè)結(jié)果對(duì)比（SP-系統(tǒng)峰；LM-分子量標(biāo)準(zhǔn)品）

圖4.還原條件下NISTmAb(Lot:14HB-D-002) 樣品檢測(cè)對(duì)比（SP-系統(tǒng)峰；LM-分子量標(biāo)準(zhǔn)品）和結(jié)果分析

除了在對(duì)單克隆抗體聚集體和純度分析表征之外，很多企業(yè)也嘗試建立基于LabChip®分析檢測(cè)平臺(tái)，并成功在多個(gè)產(chǎn)品上進(jìn)行不同關(guān)鍵質(zhì)量屬性的測(cè)試和檢測(cè)應(yīng)用，因此該系統(tǒng)被越來越多的企業(yè)采用，作為高效、準(zhǔn)確和快速的蛋白CQA分析工具。
 

多年前Amgen就使用LabChip®微流控技術(shù)篩選單克隆抗體產(chǎn)品質(zhì)量屬性，分析了來自CHO細(xì)胞培養(yǎng)上清液的粗樣品和純化樣品，包括純度、片段分析、糖型等，證實(shí)了LabChip®檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)CE-SDS相似的分辨率和靈敏度。最重要的一點(diǎn)在于：每個(gè)樣品僅需41秒即可完成檢測(cè)，整整快了70倍。
 

Novartis實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在Labchip®GXII系統(tǒng)上對(duì)抗體樣品進(jìn)行了檢測(cè)，研究了該系統(tǒng)使用的LIF檢測(cè)器在靈敏度和分辨率方面的優(yōu)勢(shì)[3]。并且還使用Labchip®GXII系統(tǒng)對(duì)抗體樣品的點(diǎn)荷異質(zhì)性進(jìn)行分析，證實(shí)MicrochipCZE與傳統(tǒng)CZE方法對(duì)比，而且還有快速、高通量的優(yōu)勢(shì)。
 

圖5.微流體毛細(xì)管電泳系統(tǒng)LabChip®GXII分辨率測(cè)試（遷移時(shí)間分別為a-25.0s和b-25.6s峰的樣品和c-樣品混合）及與CZE對(duì)5種商業(yè)化抗體藥物進(jìn)行點(diǎn)荷異質(zhì)性對(duì)比分析

此外，包括GSK在內(nèi)的眾多生物制藥企業(yè)也建立基于LabChip®GXII的分析方法，實(shí)現(xiàn)了快速、高通量的抗體樣本穩(wěn)定性分析，同時(shí)用于DOE實(shí)驗(yàn)中大量樣品的滴度、純度檢測(cè)，在方法驗(yàn)證后也用于單抗樣品包括穩(wěn)定性、放行在內(nèi)的檢測(cè)，覆蓋產(chǎn)品整個(gè)生命周期。
 

圖6.基于LabChip®GXII儀器的抗體穩(wěn)定性分析DOE實(shí)驗(yàn)分析

ADC藥物公司 ImmunoGen在一篇文獻(xiàn)里面也報(bào)道了使用LabChip®GXIITouch建立了經(jīng)濟(jì)適用、快速高效的CHO細(xì)胞蛋白表達(dá)糖基化分析平臺(tái)，使用DOE設(shè)計(jì)來研究補(bǔ)料與糖基化微調(diào)空間，將候選細(xì)胞株成功在細(xì)胞培養(yǎng)板、搖瓶和微型生物反應(yīng)器及2L一次性反應(yīng)器上進(jìn)行了工藝放大。該平臺(tái)適用于多種分子和表達(dá)宿主的糖譜分析，可以在整個(gè)產(chǎn)品周期中快速高效的進(jìn)行條件變更，降低開發(fā)成本[6]。Irvine和Sartorius等培養(yǎng)基供應(yīng)商也采用了LabChip®GXII來快速、高效研究不同CHO細(xì)胞培養(yǎng)條件，以進(jìn)行表達(dá)抗體的糖譜分析。
 

圖7.A.候選細(xì)胞株糖譜分析；B.不同培養(yǎng)規(guī)模下2D9細(xì)胞株的糖譜分析

以上介紹了LabChip®蛋白分析系統(tǒng)在單克隆抗體領(lǐng)域應(yīng)用的部分案例，基本覆蓋滴度、純度、片段化、聚集、電荷異質(zhì)性以及糖譜屬性。LabChip®蛋白分析系統(tǒng)在替代傳統(tǒng)平板電泳的同時(shí)，還能簡(jiǎn)化大量手工步驟，并且提供生物治療藥物研發(fā)工作流程，特別是DOE實(shí)驗(yàn)中所必不可少的高通量能力和高質(zhì)量數(shù)據(jù)，每個(gè)樣品的分析時(shí)間耗時(shí)低至42秒，效率增加70倍，可以說是為蛋白分析“插上了飛翔的翅膀”。與系統(tǒng)配套的LabChip GxP安全軟件可提供電子簽名、電子記錄以及權(quán)限管理，有審計(jì)追蹤功能，符合21 CFR Part 11規(guī)范。
 

此外，該系統(tǒng)還可以配套PerkinElmer JANUS G3樣本處理工作站，用于蛋白樣本前處理以及取樣、移液和混樣等多種用途。
 

LabChip®GXII Touch特點(diǎn)