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一次性超滤系统在抗体ADC中的应用优势

来源：Cytiva（思拓凡）分类：产品评测 2024-04-25 09:30:08 83阅读次数

抗体偶联药物 (Antibody-drug conjugates，ADC) 是近几年发展最为迅速的一类生物治疗肿瘤药物。ADC是用连接子 (Linker) 将单克隆抗体 (mAb) 与小分子细胞毒性药物 (payload) 连接（图1），将单克隆抗体药物的高特异性和小分子细胞毒药物的高活性相结合，以提高肿瘤药物的靶向性、减少毒副作用。ADC药物是目前抗肿瘤药物研究的热点方向之一，至今全球共有15款ADC获批上市。

图1：ADC药物结构示意图

目前比较典型的ADC生产工艺为二步法偶联工艺（见图2），在抗体生产结束后，包含3个阶段：

第一阶段：抗体在置换到合适的缓冲液后，与连接子进行连接。

第二阶段：将连有连接子的抗体与小分子毒素进行偶联，偶联反应通常在含有浓度为10%至15%的N，N-二甲基乙酰胺 (DMA) 或二甲基亚砜 (DMSO) 的溶剂中进行。

第三阶段：将偶联后混合物进行超滤或者层析，得到纯度较高的ADC药物。

图2：从mAb产品制备ADC的简单工作流程

从上图可以看出，ADC生产中通常有2步超滤洗滤 (UF/DF) 工艺，这使得超滤系统广泛用于ADC生产中的去除有机杂质、偶联相关杂质以及用于缓冲液的置换。

但是小分子药物和ADC具有很高的生物活性，这会导致可接受的批间污染限度会非常低，因此，ADC生产中证明不同批次或者不同产品间清洁已经达到可接受标准是极为困难的。这使得一次性设备和技术成为ADC药物GMP生产的优先选择。使用一次性设备具有很多的优势，除了减少批次和产品间的交叉污染，避免清洁过程中产生大量有毒废物以及最大限度地减少操作人员接触有毒药物，并且还可提高生产设施的灵活性。可以提供一次性超滤设备?KTA readyflux和?KTA readyflux XL（图3和图4）可以满足ADC生产中的超滤需求。

图3：（左）?KTA readyflux一次性超滤系统

图4：（右）?KTA readyflux XL一次性超滤系统

?KTA readyflux应用于ADC生产

具有以下特点

一

?KTA readyflux的一次性管路可以兼容高浓度有机溶剂

FDA，EMA的相关法规均指出，一次性系统不得对产品产生任何危害，不能改变药品的安全性、不能有吸附作用等。但在ADC制造过程中，经常使用DMSO和DMA等溶剂，这对一次性管路的化学相容性提出较高要求，需要使用DMSO和DMA等溶剂进行可提取物评估研究因此对?KTA readyflux的一次性管路进行了可提取物研究。

可提取物研究的设计考虑了代表最坏情况的测试条件。常规细胞毒素偶联反应中使用的有机溶剂浓度增加，表面积与体积比增加、温度和接触时间也被延长（表1）。实验时实验设置确保与所有湿部分 (wetted parts) 接触。在相同条件下储存但未与测试物品接触的DMSO和DMA溶液作为空白参考。

表1：研究设计参数与标准参数的比较

测试条件	标准ADC工艺	?KTA readyflux flow kit
试剂浓度	10% to 15%	30%
温度	20°C to 25°C	30°C
接触时间	6 to 8 h	24 h

分别用用液相色谱-质谱 (LC - MS) 和气相色谱-质谱 (GC - MS) 方法鉴定了可提取有机化合物，并获得了半定量结果, 并采用电感耦合等离子体/扇形场质谱法 (ICP - SFMS) 进行了元素分析。

根据对分析结果进行的评估表明，可提取物的潜在暴露量远低于每种可提取化合物的推荐剂量。因此，本研究中发现的低水平可提取物证明了?KTA readyflux Flow Kits，ReadyToProcess色谱柱和?KTA ready Flow Kits与ADC制造过程中通常使用的两种有机溶剂（DMSO和DMA）的化学相容性，为一次性系统在ADC生产中的应用打下了良好基础。

二

可与多种储液设备连接，保持生产过程完全封闭，减少人员和环境暴露风险

?KTA readyflux系统可以安装多种一次性储液罐。2D袋的容积可达20 L，3D袋的容积从50 L到1000 L不等，都可用于该系统。2D袋可使用Bagkart袋推车，3D袋可与带有集成式称重传感器的Xcellerex XDUO混合器系统一起使用（见图5），袋内的pH测量、混合和温度都可以通过UNICORN软件进行监测。XDUO混合器系统可做为偶联罐，偶联结束后可以直接作为超滤的储液罐，减少中间罐体的数量以及中间品转移时泄露风险，同时XDUO和?KTA readyflux系统可实现封闭连接，样品和人员环境更加安全。?KTA readyflux系统还可以连接到两台Xcellerex XDUO混合器，用作补料混合器和转移或透过端混合器，保障透过端的小分子毒素不被泄露。

图5：?KTA readyflux系统与Xcellerex XDUO连用

三

?KTA readyflux多种规格flow kit，满足不同工艺需求

?KTA readyflux Flow Kit有三种规格（见图6），包括1/4”的Flow Kit、3/8”的Flow Kit和1/2”的Flow Kit。进料泵流速覆盖范围：0.1 L-18 L/min，一套设备可兼容1 L-100 L左右的偶联规模，应对不同ADC产品需求，提高设备利用率。

图6：?KTA readyflux?的flowkit规格

四

?KTA readyflux采用全自动流程的UNICORN软件

对于一款稳定完善的设备，软件需对硬件有很好的逻辑控制。?KTA readyflux采用经典的UNICORN控制软件，这可为生产带来极大的灵活性和便利性。

在UNICORN的方法编辑界面中，自带了大量的预制方法模板，可适用于各种不同应用，如图7所示，包括膜包平衡、浓缩、洗滤、样品回收、样品转移及膜包冲洗等，为快速建立方法提供了便利。

图7：?KTA readyflux方法编辑界面

方法编辑中还可以选择多种控制模式：包括TMP、feed流速、retentate流速、Delta P、透过端flux控制，可以根据压力，通量等条件做出自动控制条件改变；并可以根据浓缩洗滤因子，电导、pH、UV等条件自动进行工艺切换，结合Watch命令实现浓缩洗滤终点判断。

五

?KTA readyflux可整合一次性层析设备，减少样品暴露

由于ADC药物的生物活性高，且需要尽量减少样品暴露的生产工艺。如果ADC生产中需要使用层析工艺，?KTA readyflux可快捷方便地与?KTA ready层析系统进行整合。如图8所示，两者控制软件为UNICORN软件，可以通过方法序列，实现层析工艺和超滤工艺的无缝对接，并两者都是一次性的Flow Kit，结合一次性配储液袋，可实现全密闭的层析超滤生产。如果涉及到更大生产规模级别，一次性的层析超滤系统可升级为?KTA ready系列及?KTA readyflux XL系列。