用于单抗筛选和评估的连续自动化下游工艺

作者：张馨予

临床前实验室经常需要不断评估增加容量和通量的可能方法，以应对数量不断增加的新分子实体和缩短时间线的需求。如果能够以自动化且不受监控的方式运行实验室规模工艺，便可以节省大量的时间和精力。

本研究的目的是展示实验室规模的蛋白纯化装置自动化解决方案的原理验证，并展示该解决方案会在确保保持产品质量的同时大幅缩短手动操作时间。

Cytiva 与一个后期研究团队合作，他们需要减少每周为内部开发工作纯化多个单抗样本所需的手动操作时间。选择的方法是实施一种基本自动化策略，该策略可以快速简便地使用现有的现成组件进行设置和设计。

本研究表明，通过在临床前实验室实施自动化解决方案，可以将科学家在下游纯化工艺上花费的手动操作时间从一天以上减少到几个小时。自动纯化工艺包括连续捕获蛋白A 、调节pH 值和电导率以及最终的离子交换精纯步骤。

在ÄKTA pcc 层析系统上执行单抗补料的连续捕获，每个洗脱峰自动转移到ÄKTA pure 系统，并在该系统上调整pH 值和电导率。调整后的材料转移到离子交换精纯柱中，并在第二个ÄKTA pure 系统上收集最终产物作为单独的馏分。

图1. 产物流经系统的示意图。以连续方式捕获单抗材料，并将来自MabSelect SuRe 层析柱的每个洗脱峰调整至适合精纯步骤的目标pH 值和电导率。

材料和方法

工艺由UNICORN 控制软件进行控制，层析系统之间的信号处理由I/O box 进行管理，参见图2 中的简要说明。整个工艺由单独的仪器进行监控，在整个工艺中可以根据需要检查和评估数据。

图2. 用于实现自动下游工艺的信号传递简要说明。

1. 在ÄKTA pcc 系统上完成捕获步骤后，系统会向第一个ÄKTA pure 系统发送就绪信号。这将激活该ÄKTA pure 做好准备接收洗脱峰并执行调节步骤。

2. 调节开始后，第一个ÄKTA pure 系统向第二个ÄKTA pure 发送信号以打开一个流路，以便让精纯系统（第二个ÄKTA pure）能够直接从调节步骤加载样本。

3. 精纯系统（第二个ÄKTA pure）向调节系统（第一个ÄKTA pure）确认流路已准备就绪，可以直接注入。

4. 从调节系统到精纯系统的就绪信号指示所有样本均已注入层析柱。

5 和6。来自调节和精纯的安全信号，用于在后续步骤中发生故障的情况下停止/暂停捕获系统。

起始材料

使用多种含有单抗（浓度约为0.5 至1.5 mg/mL ）的不同细胞培养物作为起始材料。

捕获

在ÄKTA pcc 上使用三个HiTrap (5 mL) MabSelect SuRe 层析柱进行捕获。通过I/O box 发出信号并使用UNICORN 方法中的监视功能，将各个层析柱峰转移至调节步骤。洗脱峰准备好传输时，将会向调节单元发送信号。向标准UNICORN 方法中添加了通过从ÄKTA pcc 延伸到调节ÄKTA pure 单元的管路执行样本驱赶的功能。

调节

在修改后的ÄKTA pure 系统（图3 ）中执行pH 值和电导率调整。

图3. 调节硬件设置的示意说明。

调节ÄKTA pure 系统从捕获步骤接收洗脱峰材料，并通过“ 峰分馏” 功能将含有洗脱峰的UV 引导至调节罐体。此举最大程度地减轻了产物的稀释，并确保使用正确的材料进行进一步处理。