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省50%填料!RCC快速循环层析带来Protein A捕获新方案

来源:Cytiva(思拓凡) 更新时间:2026-04-22 18:15:32 阅读量:18
导读:不改变设备配置,实现生产效率与工艺经济性的双重提升!




在抗体药物的下游纯化过程中,Protein A捕获步骤往往是成本最高、时间最长的关键单元操作之一。尤其在临床阶段或低批次生产场景下,Protein A填料的寿命难以被充分利用,其成本在单克隆抗体(mAb)总生产成本(COGs)中占比显著。

快速循环层析(Rapid Cycling Chromatography,RCC)作为一种成熟且易于实施的工艺强化策略,通过缩短保留时间(RT)和柱床高度、增加单批次循环次数,在不改变设备配置的前提下,实现生产效率与工艺经济性的双重提升。


01

什么是快速循环层析(RCC)

RCC 与传统单柱 Protein A 层析在系统配置和工艺步骤上完全一致,均包括平衡、上样、洗涤、洗脱、在位清洁(CIP)和再平衡等步骤。其核心区别在于运行参数的优化:


采用更短的柱床高度(通常为10 cm)


采用更短的保留时间(通常为2–3 min)

通过显著缩短单次循环时间,RCC需要在单批次内运行更多循环,从而完成与传统模式相同的处理量。

与传统20 cm柱床高度、6 min RT的标准运行模式相比,RCC具有以下优势:


在填料寿命利用率较低的场景下,可显著降低一次性填料装填体积


缩短Protein A捕获步骤的整体运行时间


降低单位抗体的Protein A填料成本

02

RCC的工艺经济学优势

以500 L反应器、滴度5 g/L、收获步骤回收率90%为例,Protein A捕获步骤需处理的抗体总量约为2.25 kg。采用MabSelect SuRe 70填料,在不同运行模式下可获得如下对比结果:


_

标准模式

RCC模式

(柱直径不变)

RCC模式

(柱直径增加)

柱直径

300 mm

300 mm

400 mm

柱高

20 cm

10 cm

10 cm

需填料体积

16 L

8 L

14 L

保留时间

6 min

2 min

2 min

上样量

61 g/L

48 g/L

48 g/L

每批Cycle数

3

7

4

总运行时间

10.4 h

10.1 h

5.7 h

体积生产效率

12.6 g/L/h

26.1 g/L/h

25.8 g/L/h


省填料

在柱直径不变的情况下,RCC模式通过降低柱高,可将所需填料体积减少50%。对于临床阶段或批次数较少(如 ≤10 批)的生产场景,这种填料体积的显著下降能够有效降低一次性投入,同时在短RT条件下运行更多循环,可明显提升体积生产效率。


省时间

当通过增大柱直径来维持相近的填料体积时,RCC模式可进一步缩短Protein A捕获步骤的总运行时间。这一优势对于CDMO等追求生产效率和产能利用率的企业尤为重要,有助于在现有设备条件下提升年生产批次能力。

需要注意的是,当填料被高度重复利用(例如商业化大生产)时,由于短RT下动态结合载量(DBC)未被充分利用,RCC反而可能增加填料成本。因此,RCC更适合作为填料寿命利用率较低阶段的优化策略。


03

RCC对Protein A填料的要求

成功实施RCC的前提,在于选择能够在短保留时间条件下仍保持高动态结合载量(DBC)的Protein A填料。同时,填料还需具备优异的传质性能、良好的压力流速特性,以及可靠的耐碱稳定性,以支撑频繁循环与CIP清洁。

MabSelect SuRe 70填料在上述方面表现出良好的综合性能。该填料基于高度交联琼脂糖基架,粒径约50 μm,采用经工程化改造的耐碱Protein A配基。在6 min RT条件下,其QB10%可超过70 g/L;而在2–3 min RT条件下,仍可维持较高的DBC,使其非常适合低柱高、高流速的RCC运行模式。

图1:MabSelect SuRe 70、MabSelect SuRe LX 和 MabSelect PrismA 填料在不同RT下使用曲妥珠单抗的DBC,QB10%

在压力性能方面,该填料在20 cm柱高下可支持220 cm/h 的线速度;当柱高降低至10 cm时,线速度可提升至约400 cm/h(约1.5分钟 RT),为快速循环提供了充足的操作窗口。

在清洁与稳定性方面,MabSelect SuRe 70可耐受0.1–0.5 M NaOH的在位清洁(CIP),在0.1 M NaOH条件下可支持约200次循环,在0.5 M NaOH条件下仍可支持约100次循环,满足RCC下频繁清洗的需求。

04

总结

综合来看,快速循环层析模式是一种无需提高设备复杂度即可显著改善Protein A捕获步骤经济性的有效手段,特别适用于临床阶段或低批次生产场景。结合在短RT下仍具高DBC和优异耐碱稳定性的MabSelect SuRe 70填料,可在降低填料用量的同时维持工艺稳健性。


在实际应用中,建议结合具体的滴度、批次数、设备限制和成本模型,对RCC与传统运行模式进行系统评估,从而选择最合适的Protein A捕获策略。


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