抗体下游纯化中聚集体去除方法
聚集体
抗体的聚集可发生在生产工艺的整个过程中,由于聚集体会影响蛋白的生物活性,直接影响生物制品的质量、安全及有效性,因此,聚集体的比例也是质量评估的关键属性。
纯化过程中的聚集
蛋白纯化需涉及不同分离原理的多个步骤与方法,整个纯化过程中,蛋白要经历宽范围的pH、离子强度、蛋白浓度的改变,以及过程中所接触到的不同材料介质以及机械压力引起的剪切力都会引起蛋白聚体的形成。
聚集体下游纯化策略
在抗体纯化过程中很多策略可用来降低聚体的水平,如:蛋白质工程、表达体系筛选、下游工艺的优化和选择、制剂处方缓冲液筛选等,其中下游纯化是去除聚体的有效方法。
亲和层析
Protein A亲和层析被广泛应用于抗体纯化的捕获步骤,但该步骤聚体和单体与ProteinA结合能力相当,甚至聚集体比单体结合更强,单独调节洗脱pH通常不足以实现良好的分离。同时亲和低pH洗脱还易导致蛋白结构的改变,增加产品的聚集。建议在洗脱缓冲液中加入氯化钙/聚乙二醇(PEG)或氯化钠/聚乙二醇(PEG)组合,可以显著减少洗脱样品中聚集体的比例,盐和PEG的协同作用促进单体与聚集体有效分离。或在低温条件下进行分离,以减少聚体的产生,减轻后续精细纯化步骤的负担。
离子交换层析
CEX通常在去除二聚体和更高的多聚体聚集体方面更有效。在结合-洗脱模式中,聚集体通常比单体蛋白质结合得更紧密,但单体与聚集体之间分辨率低,聚集体的峰通常作为单体峰尾部的肩部被洗脱,可适当在流动相中加入PEG可以提高单体与聚集体的分离度。强阳离子交换介质与弱阳离子交换介质相比,在更宽的操作pH范围内提供了更高的结合能力,可能需要更高的盐浓度进行洗脱,从而导致聚集体清除的分辨率降低。因此,弱阳离子交换填料可能更有利于去除聚集体和其他杂质。
AEX在抗体纯化过程中常以流穿模式进行,主要优势是DNA和病毒去除,但如果对样品的上样量以及上样缓冲液的pH和离子浓度进行优化,它也可以成为一种有效去除聚集体的工具,尤其是在去除多聚体方面。
疏水层析(HIC)
HIC在去除聚体方面非常有效,由于聚集体通常比单体疏水性更强,因此可以选择适当的上样条件与合适的配基使填料只结合聚集体及其他杂质,单体流穿从而进行分离。
多模式层析
多模式层析除离子相互作用外,还能介导疏水相互作用和氢键作用,为去除聚集体带来更灵活的解决方案。
Diamond MMC是一款多模式弱阳离子填料,与Diamond MMC相比,Diamond MMC Mustang的粒径更小、配基密度低,因此具有更高的分辨率。
Diamond MIX-A是一款强阴离子的多模式填料,一般来说,较高的pH值、较高的电导或较低的上样载量会产生更好的聚集体去除效果。
由于多模式层析同时具有疏水作用,也可考虑精氨酸洗脱以减少洗脱体积,或在洗脱缓冲液中增加2% PEG用以提高分辨率。
总结
聚集体作为潜在的免疫原,将其含量维持在一个比较低的水平是十分必要的,在下游纯化中可以评估填料类型、样品类型、上样量、梯度斜率和洗脱缓冲液pH等因素,以最大限度地减少聚集体的产生以及提高聚集体去除的有效性。