小中大论坛上很多人都很擅长于蛋白质的纯化,但是大家很少涉及与对于一个实验室的纯化方法是否可以放大成可行的纯化工艺,应用于生产,或者要求更高的话适合于GMP的种种验证。
正如GE公司所言:精心筹备的技术转化基础上建立起平稳、顺利的放大程序,将保证产品质量,节约整体成本,及时获得市场认可。
在这里我们可以举个例子说明工艺设计的重要性:例如:我们在纯化前处理时常常选择反复冻融(-20度)来破碎细胞(一般为几十毫升以下的样品),但是如果是在生产中处理几百升样品,等待样品溶化的时间成本以及在溶化过程中蛋白损失就是不可预计的,所以这种工艺是不适合放大的
例如:现在很多人使用protein A作为亲和层析配基,而在GMP中必须验证protein A的脱落是否对你的产品质量造成影响,如果你的产品是药,是否会引起病人的其它方面的副作用
现阶段正在研究纯化的工艺放大,想与在座的同志一起探讨一下:纯化工艺的放大
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就这个话题,结合我实际接触到的中试以上规模生产,说说自己的看法吧。
目前药用生物制品类别主要包括疫苗,抗体,重组蛋白,血液制品等。这几种从中下游工艺上说流程有些相似,但也有很大不同,因此从实验室规模放大到生产规模,路线也是不同的。
国内企业疫苗生产一般采用300L以上的发酵罐,也有750L规模的,比如霍乱疫苗等。而后续的纯化主要采用层析分离。世界最大的疫苗生产商GSK也采用AMERSHAM的介质进行纯化,GE的产品手册上有相关介绍。
对抗体而言,目前主要的单抗生产方法才有体内法和体外法,各有优劣。而大规模制备单抗一般采用体外培养杂交瘤细胞,然后纯化培养液上清中的单抗。相对来说,发酵阶段更为关键,培养周期,细胞活性/密度,发酵工艺都会很大程度影响单抗的表达量。而纯化之前的预处理同样重要,直接决定纯化等后续步骤是否顺利。而这些是和小量培养不同的。通常单抗表达周期很长,一般都要超过1个月以上的连续培养/换液/收集。一次性可以纯化克级以上产物,纯化系统一般采用AKTA就可以满足要求。
原核表达重组蛋白的放大生产,难度最大在于大规模复性。通常大肠杆菌/酵母/CHO细胞宿主,表达工艺相对成熟和稳定,不需要采用特别复杂的优化手段。而复性却因蛋白而异,也是极大的难点。由于重组蛋白药物剂量一般很小,生产规模并非很大。一次性生产数十毫克就足够。拿大肠杆菌来说,采用100L的高密度发酵,一次可以制备2000~4000g湿菌体,包含体质量可以达到100g。对于复性来说,这个含量就非常大了。而目前的稀释复性和透析复性都是最常用的方法,也相对稳定。一次复性10g包含体,复性液体积达到200L。一般可以在24h之内以100ml/min的流速采用2L左右柱床体积的离子交换凝胶或疏水凝胶捕获,最后再进一步精细纯化分离。
我个人感觉,中式规模以上生产一般需要考虑设备和生产周期方面的因素更多,而工艺优化并非最主要的内容,因为很难在很大的规模上去摸索工艺条件,更多的是建立在经验和实验室水平的工艺参数基础上。