病毒污染是使用源自哺乳动物细胞系的生物技术产品的一大潜在风险。在生产流程中,无论是临床前非GMP、临床GMP还是商业化阶段,产品均可能受到内源性或外源性病毒的污染,从而对患者的安全造成严重威胁。根据统计,过去36年内,共报告了26起哺乳动物细胞培养物病毒污染事件,这些事件发生于产品生命周期的各个阶段。因此,确保产品的病毒安全性已成为行业监管和工艺开发的核心任务。
为了保证这些产品在潜在病毒污染方面的安全性,监管机构要求开展病毒去除研究,以评估纯化过程中内源性和外源性病毒的去除能力。通常,下游工艺通过柱层析和专用的病毒去除步骤(如低pH值孵育、去污剂处理和纳滤)来实现病毒减少。本文将简要介绍阴离子层析(AEX)的病毒去除效果及其影响因素。
在下游纯化工艺中,层析步骤不仅有效去除工艺相关和产品相关杂质,同时也是重要的病毒去除单元操作。其中,AEX常被认为是病毒去除的关键步骤。使用AEX进行抗体类项目的纯化主要有两种模式:
- 流穿模式(Flow Through Mode, FT):此模式利用目标单抗与模型病毒等电点(pI)的差异。大多数单抗的pI较高,在适宜的缓冲条件下(pH 7.0~8.5,低电导率),因带正电荷而流穿;而模型病毒(如X-MuLV pI ~58, MVM pI ~62)在该条件下带负电荷,通过与填料带正电荷的配基发生静电吸附而被去除。
- 结合-洗脱模式(Bind and Elute Mode, B/E):该模式利用单抗与病毒在结合力强度上的差异。在特定条件下,单抗和病毒都会结合至填料上,随后通过调整洗脱条件来选择性洗脱单抗,而病毒仍然保留在填料上。
大量数据表明,FT模式的AEX能有效去除包膜和非包膜病毒,约70%的应用选择FT模式,而30%选择B/E模式。FT模式对两种病毒表现出较高的稳健性,且批次间变异性较低。同时,B/E模式对病毒的清除能力则存在较高的批次间变异性。
复合模式层析填料结合离子交换与疏水相互作用等多种力,从而具备独特的优势:
- 增强缓冲液的兼容性:可以在更广泛的pH值和电导率范围内有效运作。
- 更稳健的病毒清除能力:与单一模式AEX相比,复合模式AEX在高盐条件下依然能够保持优异的病毒去除效果。
病毒与介质之间的相互作用强度可能受到多种因素的影响,包括病毒的等电点(pI)、溶液的pH值、盐浓度、单克隆抗体的特性以及竞争物的存在等。为了获得稳健的病毒清除效果,在单一模式阴离子层析中,建议最佳的操作参数为pH值70~85、电导率<10 mS/cm和载量<100 mg/ml。
在某些项目中,针对多种包膜和非包膜病毒(如X-MuLV、MVM、PRV、Reo3),尊龙凯时的DiamondMIX-A展示出卓越的清除能力,LRV达到了45-534 log。在困难的高盐条件下(样品电导22 mS/cm, pH 6.43, 载量~60 mg/mL),DiamondMIX-A在高盐环境中也表现出了显著的清除效果。
总之,各层析步骤在病毒去除方面的能力和稳健性各不相同,阴离子交换层析(AEX),尤其是流穿模式(FT),已经被广泛验证为清除病毒的关键单元操作。考虑到目标单抗的特异性及工艺参数的选择,病毒去除的效果可能存在差异。为了确保病毒去除的稳健性,应在经过验证的操作参数范围内进行AEX操作,并需使用具有代表性的模型病毒进行充分验证,确保在各种潜在风险场景下的可靠性与合规性。