新型冠状病毒肺炎疫情的全球大流行,对全球公共健康、社会和经济运转造成了重大影响。加速新冠抗原抗体下游工艺开发,以最快速度扩大生产,促进各大企业制备有效的药物上架,是目前亟待实现的工业化进程。
1.引言
新型冠状病毒肺炎疫情的全球大流行,对全球公共健康、社会和经济运转造成了重大影响。加速新冠抗原抗体下游工艺开发,以最快速度扩大生产,促进各大企业制备有效的药物上架,是目前亟待实现的工业化进程。
抗体诊断和治疗方式被认为是目前最为流行的重组蛋白治疗方式。抗体可以在细胞培养液中以可溶和较为稳定地形式被高水平地表达。使用哺乳动物细胞表达均一的人源化抗体已经被广泛应用,而细胞的去除和发酵液澄清对于后续工艺的开发具有非常重要的意义。
随着细胞培养工艺灌流和连续流工艺革新和改进,抗体产量从每升几百mg提高到5-10g甚至更高到50g/L以上,大规模抗体生产的“瓶颈”和生产成本逐渐从抗体表达转移到了抗体纯化,因此对提高纯化通量和效率以及降低成本的需求越来越大,成为抗体生产工艺研究的一个重点。
提高抗体纯化效率一方面可以通过优化现有纯化设备、方法和工艺,挖掘现有纯化技术的潜力。另一方面则可以通过开发创新性的介质和工艺,从根本上突破现有技术障碍。本文主要围绕抗体纯化工艺中的一些工艺段落进行展开,为大家描述恰当的优化后的工艺路线。
2.过滤工艺
在抗体的生产流程中,位于下游的发酵液澄清工艺的选择尤为重要。
典型的浓缩及澄清工艺的方法有离心,切相流过滤,深层过滤等分类。离心是通过离心机的高速运转,使离心加速度超过重力加速度的成百上千倍,而使沉降速度增加,以加速药液中杂质沉淀并除去的一种方法。其原理是利用混合液密度差来分离料液,比较适合于分离含难于沉降过滤的细微粒或絮状物的悬浮液。切向流过滤也和离心一样被广泛应用于细胞上清的收集。切向流过滤技术是目前普遍采用的一种膜分离技术,用于样品浓缩、透析、分离、过滤。通常截留分子量范围:1-1000kd。切向流过滤的优势在于一步就可以得到无颗粒的细胞上清,不需要额外的过滤步骤。深层过滤指的是利用多孔介质从流动相中截留固体颗粒而不是表面截留,且一般介质表面都带有正电荷,可以通过静电吸附的方式来拦截杂质颗粒。
3.实验目的
本文中的实验采用切向流过滤,应用场景为我司的客户用于新冠抗原抗体工业化生产中,在下游蛋白浓缩的工艺步骤。
实验主要目的为实现抗体的浓缩,以及置换缓冲液。
4.材料和方法
4.1实验材料
实验原料: 293细胞无血清培养基上清(离心去除细胞后的上清液)50L
膜组件:G05000030K:(05㎡膜面积、30kd膜孔径、PES材质)2块
夹具:杭州九龄科技316L不锈钢夹具及配件(型号G05000001S)一套,含隔膜阀一支、压力表2支、不锈钢快速接头及配套卡箍,蠕动泵一台:流速范围0-12L/min
4.2实验数据
本次实验相关数据如下表
浓缩前体积 | 50L |
浓缩后体积 | 2L |
膜面积 | 1m2 |
进料端压力表 | 0.15Mbar |
进料速度 | 3.5L/min |
回流端压力表 | 0.05Mbar |
透过液速度 | 500mL/min |
LMH值 | 30 |
4.3实验方法
实验流程:
1)设备安装:按照图示组装好膜包和夹具,接上蠕动泵。
切向流设备图示(杭州九龄科技)
2)料液下进上出,侧方为透过液。
3)实验前膜组件用0.5M NaOH进行再生。
4)用纯化水冲洗到中性后,293细胞上清培养液离心后得到的料液进入膜包进行超滤浓缩。
5)进料速度一般参考每平米进料速度为200-400L/h,进料口压力不超过0.2Mbar,回流端压力不超过0.1Mbar。
6)系统稳定运行后,注意避免气泡进入,维持压力范围。
7)待浓缩到1L左右,用缓冲液1L冲洗膜包。
8)泵出液体到样品池。
9)透过液取样测A280值,查看透过液中是否有抗体丢失。
10)取浓缩前,浓缩后的样品,测抗体浓度检测蛋白回收率。
11)浓缩后的样品待进行下一步处理
5.结果与讨论
5.1实验结果
下表为本次实验后得到的结果数据
实验时长 | 1h35min |
膜通量 | 30LMH |
透过液A280值 | 0.003 |
抗体初始体积 | 50L |
初始浓度 | 0.2mg/mL |
浓缩后体积 | 2L |
浓缩后浓度 | 4.9mg/mL |
初步测试回收率 | 98% |
实验现场照片
料液在切向流系统里自动完成浓缩,150kd的抗体用30kd膜包进行截留,其中透过液为无机盐类物质。
5.2讨论
本文为浓缩293细胞表达抗原抗体的工艺步骤案例分享,敬请各位业界人士互相分享交流探讨。由上述数据可见,初步蛋白回收率可达98%,浓缩效率得到了优良的验证。下面对实验中提到的相关产品进行简单介绍。
产品名称:切向流过滤膜包
产品介绍:聚醚砜膜在生物技术与制药行业中是一种被广泛使用的高分子过滤分离膜, 其具有广泛pH值和温度范围,耐酸碱,物化性能稳定,耐温性好,能通过蒸汽或高压及伽马射线进行灭菌,甚至可以用强碱NaOH在高温下实现膜再生、存储和除热原;PESU膜包提供多种规格的膜孔径;我们专有的膜表面接枝技术,极大的提高了膜的亲水性能及生物相容性,大大的降低了蛋白易在膜上吸附的缺点,专为生物技术与制药行业设计,可广泛用于从液体中分离以下物质:哺乳动物细胞、梭菌属、酵母菌、沙门氏菌、支原体等
产品名称:不锈钢膜包夹具
产品介绍:全不锈钢316L材质,所有与料液接触面Ra < 0.8um ,符合cGMP对医药级标准的结构设计卫生死角的隔膜阀和压力表,椭圆形进口流道,减少操作过程的系统的压力损失。
膜包竖直放置,夹具采用两点锁紧的方式,并使用扳手定量矩大小,操作省力安全,操作简便,与生产用膜包选用同样的膜、材料和结构,确保放大生产的连续、可靠性和安全性、可以线性放大到中试级甚至生产规模,在对生物危害性产品的实验室小试时,也可以采用一次性操作系统
产品特点
每个膜包都通过完整性测试,性能验证均超越了生物制药和法规标准,比如:生物安全性测试、溶出物和toc等,产品申明源于完整的验证,以支持膜包产品在生物制药行业中的应用。
膜表面接枝亲水改性,超强的亲水性能赋予膜更高的通量,更低的蛋白吸附
自动化的制造工艺,确保产品的连续性和质量可靠性,更高的机械强度、耐反压能力和反复耐冲洗性能。
优化的流道设计,更小的压力降,便于物料传递,显著缩短过滤时间,减少膜包的使用。
所用材质均采用医用级惰性材料,具有极强的抗腐蚀性能,可耐强碱清洗。
杭州九龄科技有限公司是一家专注于生物制品的澄清、分离与纯化制品的生产企业;其产品可广泛应用于单抗、疫苗、诊断、血液制品、工业流体的过滤。九龄成功开发出超滤离心管、超滤杯、超滤/微滤膜包与切向流过滤装置、深层过滤膜堆等,完全满足生物制品中的浓缩脱盐、病毒清除、发酵液澄清过滤等的应用需求。
我们的膜与膜过滤器广泛应用于预过滤、微滤、超滤的浓缩、提取及分离;我们众多产品生产线,从实验室样品处理、小试及中试、再到生产型过滤系统,一定能找到您所需的应用产品。
我们将持续在研发上加大投入,追求创新,以开发新产品与先进的分离技术;九龄公司的膜专家、技术工程师与质量管理团队会始终关注您的分离应用需求,并提供一流的技术服务;我们致力于产品持续创新的优秀的解决方案帮助客户提升产品品质。
九龄以保证产品质量为第一指标,在追求“降低成本,增加效益”的路上不断探索,期待在未来能与您一起携手面对行业挑战,谋求更好的发展。
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