更好、更快、更强:影响生物制药科学的5个趋势

虽然2020年是非常艰难的一年，但也取得了显著的成就。从疫苗开发到新模式，这些里程碑已经改变了生物制药行业。在这里，我们回顾了今年影响行业的五大趋势，这些趋势将在2021年及以后继续影响行业。

分析物比以往任何时候都多
传统的工程蛋白和单克隆抗体药物继续占正在开发的新生物制剂的很大比例，但下一代方法，包括细胞和基因疗法、多特异性和基因疫苗和疗法，仅举几例，正在经历爆炸式增长。

因此，对高度灵活的分析系统的需求越来越大，该系统可用于快速表征多种类型的分析物，具有灵敏度、精度和高分辨率。这些系统必须能够在复杂矩阵中广泛的浓度范围内同时分离、检测和识别多种分析物。

通常，分析物具有高度相似的结构，例如仅通过一两次脱酰胺反应就可以区分出纳米体。来自宿主细胞和培养基的蛋白质污染物可能对安全性和有效性产生负面影响，这也对分析提出了挑战。开发一种有效的单一分析方法，可以分析不同的宿主细胞蛋白(HCP)谱(每个宿主细胞中多达1000个或更多)，使用传统的配体结合分析方法是不可能的。

毛细管电泳(CE)是一种简单、快速、有效的技术，具有极高的分辨率和高精度，越来越多地用于检查和确认所有类型生物药物的纯度、异质性和糖基结合。针对特定CE方法优化的专门和标准化试剂和试剂盒，如毛细管等电聚焦(CIEF)、毛细管区电泳(CZE)、CE-十二烷基硫酸钠(CE- sds)和CE-激光诱导荧光(CE- lif)提供完整的工作流程解决方案，既精确，又简单灵活，可用于质量控制应用。

CE还与质谱方法相结合，用于下一代模式开发和商业化过程中所需的一系列分析。与此同时，利用数据独立采集技术的液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)已被证明可以提供更全面的覆盖范围，更快速和更简单的测定开发，更好的生物转化和分析物表征指示，更少的假阴性，以及更便宜的试剂。例如，该方法可以同时检测来自不同生物体的HCPs，并在一次注射中识别和量化所有HCPs，而不管其浓度如何。此外，它可以应用于任何生物，包括细胞和基因疗法，而不需要典型的1.5-2年的开发工作。

对新型疫苗的需求空前高涨
COVID-19大流行引发了前所未有的新疫苗研发活动。目前正在采用一系列传统和尖端疫苗研制方法。基于裸DNA质粒、病毒载体和mRNA的基因疫苗利用了强大的、可扩展的平台制造概念和集成流程，缩短了时间线。随着这些新疫苗的迅速开发和商业化，先进的分析技术在确保它们的安全性和有效性方面发挥着至关重要的作用。

许多最初为蛋白质疗法开发的分析技术已经过改进，以满足基因疫苗的评估需求。CE-LIF为质粒DNA异构体定量分析和mRNA检测、分离和分级提供了一种快速、敏感、可重复和自动化的方法。重要的是，在完成常规或困难的自动化桑格基因组测序时，要考虑分析哪些独特的化学物质。

LC-MS/MS可用于病毒载体衣壳中的HCPs和其他污染物的识别和定量。还可以使用LC-MS/MS与靶向脂质组学测定、计划的多反应监测(MRM)和快速极性切换来确认配方mRNA疫苗的LNP组成，从而可以鉴定和定量近1150种不同的极性和中性脂质。

无论采用何种疫苗技术，都必须确认所需要的抗原得到了表达，并且获得了足够的t细胞反应。最先进的MS, CE-LIF和多重基因组分析可以帮助制造商在这一确认阶段提供支持。

全新模式的未知领域
除了新的遗传疫苗外，许多新的基于RNA和dna的疗法，如寡核苷酸抗病毒药物、病毒和其他基因疗法、各种类型的细胞和基因修饰细胞疗法、双特异性和三特异性抗体、抗体药物偶联双特异性t细胞接合物、肽体和纳米体正在开发中。

这些新的模式克服了单克隆抗体(mAbs)的一些局限性，例如能够同时结合到多个位点，更大的稳定性，以及能够进入固体组织和穿过血脑屏障。然而，这些新的模式和过程的复杂性可能产生许多变体。滴度通常也比单抗低得多(10-50%)。

从克隆选择阶段到工艺开发和商业化生产，多样性和更大的复杂性造成了更高的分析负担。有必要在低浓度下区分具有微小结构差异的分子。因此，在为这些新模式开发分析方法时，额外的灵敏度和分离分辨率是必不可少的。

为了克服这些挑战，现有的可信单抗方法在检测开发过程中正在针对变体进行调整。例如，可以通过增加样品中试剂的百分比、使用不同的试剂、降低pH值、改变分析的温度和时间来优化用于肽体和纳米体分析的CE-SDS、cIEF、CZE和快速聚糖分析。

该行业一直在研究替代的正交技术(而不仅仅是修改的单克隆抗体方法)，以解决单克隆抗体变体的特定复杂性。毛细管电泳与质谱(CE-MS)相结合的技术可以支持分析完整纳米体的电荷变异，即使质量差异只有1-2道尔顿。

高分辨率质谱(HRMS)可以确保寡核苷酸抗病毒药物的母体寡核苷酸和主要和次要代谢产物的足够分辨率。

为了在亚基水平上对多特异性进行表征，可以使用带有差分迁移分离(DMS)技术的LC-MS/MS系统来提高吞吐量。该技术能够分离蛋白质亚基，并通过单次注射对每个链进行明确的表征，而不需要色谱分离，减少了完成研究所需的总时间。

患者需要更快的治疗
对于传统疗法和下一代疗法的开发者来说，上市时间至关重要。对于针对特定基因的新方法，紧迫性更大;第一个进入市场的人是赢家，没有第二名。

因此，改进基因和其他新疗法制造的关键是开发一致的、可扩展的、高产的平台过程和快速分析方法。没有快速的分析，充分了解所有相关工艺参数及其如何影响产品质量属性的能力是有限的，这阻碍了稳健工艺的发展。

自动化和数据分析的进步有可能减少分析时间，简化分析，同时提高一致性和准确性。考虑到下一代疗法的产量往往较低，这些分析还必须具有更高的灵敏度和精度。

CE解决方案已被证明可为各种应用提供GMP释放所需的高灵敏度和高分辨率。例如，使用CE-LIF可以测定AAV衣壳蛋白纯度，其灵敏度比传统的sds -聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)方法高4个数量级，并且使用更小的样本量可获得更高的通量。

分析成熟度的需要
开发已建立的、合格的工艺和分析的需要将新模式与单克隆抗体药物区分开来，单克隆抗体药物具有明确的工艺和分析要求。由于缺乏平台解决方案、监管指导方针以及技术娴熟和经验丰富的人员，基因、细胞和其他下一代疗法的开发者必须开辟自己的商业化道路。

然而，美国食品和药物管理局(FDA)仍在继续制定指导文件，以支持这些改变生命的新型药物的开发和商业化。FDA通过创造机会讨论确保最安全产品的最佳方法来鼓励进步。各种技术提供商、药物开发商和监管机构组成的联盟正在共同努力，修改现有的方法，并开发新技术，以简化和减少分析新方法所需的时间。将最好的分析技术与治疗疾病的最聪明的想法结合起来，将尽快为患者带来新的治疗方法。