驱动力,在生物制药分析当前的趋势

蛋白质和其他化合物的准确描述是在生物制药发展成功的主要决定因素。分子分析技术获得的见解指导整个药物发现和开发过程,从筛查和候选人在体外代谢研究生物过程优化和药物释放测试。¹敏感分析技术是至关重要的回答关键问题复杂的结构和活动biotherapeutics和相关杂质。在生物制药研发满足多样化和不断增长的需求,各种分析工具继续进化。

生物制药分析是核心的研发的所有阶段

在早期探索阶段,分离和分析技术用于识别有前途的药物靶点和候选人最高的治疗潜力。在第一阶段试验,分析工具促进产品安全的评估和支持生产规模相对较小。最终,将高端生物处理以满足商业需求和定义根据监管要求。有一个强烈的动机高档早尽快,尽量减少成本,提供更大的信心,最终产品的可比性是什么关键的试验中使用。²

与质谱(MS)的重大进展,执行详细的产品描述与生物过程和制定过程开发现在是常见的做法。³ 卡罗爵士罗宾逊 教授在牛津大学的化学系,预计的标准越来越要求这样的描述:“我们预计,在未来的几年中,它将常规的关键定义修改坚持和小分子蛋白质,这些属性可以影响临床试验的结果。“与深度表征能力高度相关的管道后,实在是太平常不过了相同的技术特征在学术和行业设置。提供一个更大的背景下的不同的分析技术可以应用在生物制药行业,例子是表1中列出。

研究或发展阶段	分析技术	应用程序
药物目标描述	本机女士	阐明膜蛋白结合化学计量学和配体相互作用4
研究大蛋白复合物的功能	高分辨率女士结合光环亲和捕获和化学交联	捕捉信息周边大型蛋白质复杂的内表面5
单克隆抗体生产方法开发	自动化高通量流式细胞术	识别单克隆两种杂种瘤细胞6
Biotherapeutic候选人选择	表面等离子体共振	确定抗体亲和力绑定到选择最佳抗体药物配合7
了解药物代谢和药物动力学	液相色谱分析和质谱(质)	检测代谢产物和它们的结构特征8
在过程开发净化优化	本机女士	确定配体可能与蛋白质样品co-purified4
质量控制	核酸扩增技术	检测支原体在汽车- t cells9(嵌合抗原受体)

表1。机会分析技术在生物制药研发的应用。

司机在生物制药技术的发展

今天的分析方法已经受到需要量化和描述复杂的蛋白质疗法,它代表的是增长的部分市场份额。¹⁰蛋白质疗法是高度异构;其中大部分可以归因于造成的变化 翻译修饰 (天车)包括磷酸化、糖基化、脱酰氨基作用。虽然一些天车是可以接受从质量控制(QC)的角度来看,其他人也会显著影响产品的功效和免疫原性,必须监控生产过程。自下而上的肽图方法已被用来研究生物制药的主要结构,即消化蛋白质或多肽,通过紫外检测和/或分离和分析技术。¹¹

然而,有更多的理解蛋白质比研究蛋白质本身的特点;其他配体结合蛋白是蛋白质功能的潜在的监管机构。随着她的同事,罗宾逊夫人发明了一种自上而下的方法定义小分子和非常大的蛋白质复合物在同一装配,在相同的实验。⁴称为“nativeomics”,结合“组学”分析的方法跟当地的女士,使配体的发现没有配位化学的先验知识的必要性。“我们保持必要的蛋白质和配体之间的联系通过引入他们的气相质谱仪在一起,”罗宾逊夫人解释道。“不使用解决方案相分离。相反,我们使用功能激活女士多次执行的复杂和MS / MS释放碎片和识别的配体数据库。“ 本机女士的新方法 提供了一个丰富和高分辨率的蛋白质复合物和拥有许多潜在的应用。

等温滴定量热法进行酶分析

酶是蛋白质作为生物催化剂,生化过程中起着至关重要的作用,发生在生物体。了解酶的功能,以及如何激活或抑制其活动,是一个核心生物化学家研究的焦点,有广泛的应用。等温滴定量热法(ITC)是一个关键技术采用。下载这个白皮书和技术注意深入了解ITC及其应用。

视图白皮书和技术说明

赞助内容

连续生产的需要,一种加速的需要

减少制造成本的压力需求创造了一个高通量技术在管道的所有阶段。完全自动化的高通量流式细胞术¹²和机器learning-enabled图像分析¹³出现的技术来支持高吞吐量的要求和 转向表型筛选 。生物制药生产、 马西莫Morbidelli 米兰理工大学教授、前瑞士苏黎世联邦理工学院的教授已经见证了缓慢,但增加的连续生产过程。馈料式处理相比,连续处理包括常数收获产品和更新的细胞培养基。

25年行将结束之时,他在苏黎世的瑞士联邦理工学院,Morbidelli和他的同事报道数字化和自动化的端到端集成过程产生一个aggregation-sensitive抗体从一个不稳定的细胞系。¹⁴灌注生物反应器和捕获步骤时连续操作和显示强劲的挑战与干扰和漂移。“现在的时间是为了实现这一转型,“Morbidelli说,列出了很多连续的生物反应器在他的好处最近的刊物,包括:更大的经济效益,提高净化效率和更同质的产品质量。

Morbidelli,最近几个连续处理书的合著者^{15 - 16岁}解释了为什么快速分析很重要:“从概念上讲,批处理,所有你想要的时间进行分析,把一切当你处理数据。连续处理,如果你用一个小时去分析,这个过程会持续一小时。”在这种情况下,它可能是太迟了生物工艺参数来实现必要的改变,和Morbidelli列表技术,他预计将成为更有价值的结果:“光谱技术,提供一个非常快的反应,连续(处理)变得更加重要,因为他们带来的能力快速响应进入游戏。特别是,拉曼光谱,紫外光谱和近红外将变得特别重要。”罗宾逊夫人也意识到快速分析的需要,并设想一个nativeomics空间:“虽然没有准备连续加工,nativeomics QC将至关重要的生物分子,尤其是那些窝藏小分子会削弱他们功能,”她说。

atline的崛起和在线过程分析

考虑到在连续处理过程中需要快速反馈,Morbidelli预测将会有更加重视atline和在线技术在未来,背后的一般概念,并概述了每一个不同的方法:

• “离线意味着你把样本,走进隔壁的另一个实验室,并运行分析实验(即由人工干预和不连续的样品制备和分析)。
  
  
• 在线:一台机器测量材料的成分虽然流动单元内。没有删除样本;相反,测量生物反应器内发生。
  
  
• Atline:坐落在线下和线上,有许多细微的差别。一般来说,不应该有要求人工干预。可能会有一个自动取样装置,所以仍然有样本,这意味着它是不在线。这可能是一个专用的高效液相色谱法只适用于这一行,不断以样本。”

分析主力依然存在:MS-based分析和先进的色谱技术

在过去的二十年里,MS-based方法已成为建立的核心工业工具,用来识别和定位修改基于质量差异和肽片段的分析。女士通常加上信用证或其他色谱技术,已成为黄金标准biotherapeutic特性的工具。¹⁷质可以结合其他技术来揭示各种定性和定量的信息。¹⁸结合制备离子交换色谱法,例如,但是有的可以揭示PTM-induced电荷分布的变化——安全的一个重要特点和监管的目的。¹⁹

卑微作为研究工具,但是正日益成为应用到生物制药发展管道和继续发展。多属性方法(MAM)是一个LC-MS-based肽图方法,用来证实氨基酸序列和监视特定站点修改相关收费,蛋白质片段和糖基化概要文件在氨基酸水平。老妈预计将成为一个主要的工具批发行在cGMP和稳定性测试环境和有潜力取代大量的质量控制测试。^20. 本机女士的最新进展 还提供机会获得更深层次的让分子更好的见解而取代其他几个步骤。“nativeomics之前,通常你会使蛋白质变性,用有机溶剂提取小分子,并执行实验获得小分子的结构,”罗宾逊夫人说。

更大的连接一个共同的主题分析的进展

生物制药研发想得到更多的研究人员从大量的数据生成的高通量技术,同时保持符合数据完整性规则。²¹因此,对于最优效率,现代分析技术必须支持的软件能够促进简单的数据收集、检索、共享、分析和可视化。现代实验室越来越实现数字分析技术支持解决方案帮助得到更深层次的,高分辨率的生物的见解。

引用:

1。 寿WZ。现状和未来方向的高通量ADME筛选药物发现。药物分析杂志》。2020;10 (3):201 - 208。doi: 10.1016 / j.jpha.2020.05.004

2。舒克拉AA, Rameez年代,沃尔夫LS, Oien n高通量生物制药过程开发。新生物工艺策略:开发和生产的重组抗体和蛋白。2017:401 - 441。_2017_20 doi: 10.1007/10

3所示。阿伯纳西罗杰斯RS, M,理查森DD,等。一个视图上的多属性方法测量纯洁的重要性的生物制药和提高整体控制策略。aap日报。2017;20 (1)。doi: 10.1208 / s12248 - 017 - 0168 - 3

4所示。Gault J, Liko我Landreh M,等。结合本地和“组学”质谱识别内源性配体膜蛋白。自然方法。2020;17 (5):505 - 508。doi: 10.1038 / s41592 - 020 - 0821 - 0

5。银行CAS,张Y, Miah年代,等。综合建模Sin3 / HDAC复杂子结构。细胞的报道。2020;31 (2):107516。doi: 10.1016 / j.celrep.2020.03.080

6。Listek M,迅奥,戈森M, Hanack k .小说选择策略基于一种新的转基因的抗体生产杂种瘤细胞融合细胞系。科学报告。2020;10 (1)。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 58571 - w

7所示。Zwaagstra JC, Sulea T, Baardsnes J,等。绑定和抗体的功能分析突变体指南选择最佳候选人作为抗体药物配合。Silman我,。《公共科学图书馆•综合》。2019;14 (12):e0226593。doi: 10.1371 / journal.pone.0226593

8。Nedderman ANR。代谢物安全测试:代谢物鉴定在发现和发展策略。生物药剂学与药物处理。2009;30 (4):153 - 162。doi: 10.1002 / bdd.660

9。卡伦Dreolini L, M,荣智健E,等。快速和敏感支原体核酸扩增技术筛选的细胞治疗产品。分子治疗方法和临床的发展。2020;17:393 - 399。doi: 10.1016 / j.omtm.2020.01.009

10。蛋白质疗法市场产品:全球机遇,行业预测,2017 - 2023。可以在:https://www.alliedmarketresearch.com/protein-therapeutics-market

11。Mouchahoir T, Schiel我。开发一个质NISTmAb /肽图女士协议。分析和分析化学。2018,410 (8):2111 - 2126。doi: 10.1007 / s00216 - 018 - 0848 - 6

12。乔斯林J、吉利根J,安德森P,等。一个完全自动化的高通量流式细胞术检测系统使表型药物发现。sla发现:促进药物发现的科学。2018;23 (7):697 - 707。doi: 10.1177 / 2472555218773086

13。摩恩E,班农D, T奖赏,伯爵W,秘密M,范·瓦伦D细胞图像分析的深度学习。自然方法。2019;16 (12):1233 - 1246。doi: 10.1038 / s41592 - 019 - 0403 - 1

14。Feidl F, Vogg年代,狼,等。过程量宽控制和自动化集成连续性生产平台的抗体。生物技术和生物工程。2020,117 (5):1367 - 1380。doi: 10.1002 / bit.27296

15。狼M, Bielser JM, Morbidelli M .灌注细胞培养过程生物制药2020年,纽约,美国:剑桥大学出版社

16。普菲斯D, L Nicoud Morbidelli m .连续2018年生物制药流程,纽约,美国:剑桥大学出版社,350年。

17所示。任d cGMP环境中发展的质谱技术。生物技术的发展趋势。2020年,38 (10):1051 - 1053。doi: 10.1016 / j.tibtech.2020.06.007

18岁。任d cGMP环境中发展的质谱技术。生物技术的发展趋势。2020年,38 (10):1051 - 1053。doi: 10.1016 / j.tibtech.2020.06.007

19所示。勒布朗Y,雷蒙C, Bihoreau N, Chevreux g .负责单克隆抗体的变异特征离子交换色谱法耦合的原生质谱在线:案例研究长期储存后+ 5°C。色谱法B杂志。2017;1048:130 - 139。doi: 10.1016 / j.jchromb.2017.02.017

20.勒布朗Y,雷蒙C, Bihoreau N, Chevreux g .负责单克隆抗体的变异特征离子交换色谱法耦合的原生质谱在线:案例研究长期储存后+ 5°C。色谱法B杂志。2017;1048:130 - 139。doi: 10.1016 / j.jchromb.2017.02.017

21。在数据完整性准则。世界卫生组织(who)。2019年10月。可从https://www.who.int/medicines/areas/quality_safety/quality_assurance/QAS19_819_data_integrity.pdf上读取。