杂质虽小压千斤——论金属离子杂质对产物质量的影响

Biogen公司用ICP-MS（Inductively coupled plasma-Mass Spectrometry，电感耦合等离子体-质谱）分析平台的上游培养原材料^[1]CDM（Chemical Defined Medium，化学成分限定培养基）、氨基酸、无机物、有机物、水解物和血清中的金属离子杂质种类和含量分布。其中，CDM中金属离子杂质较少，主要有钴、铁和锌（表1）。而水解物因其自身特性（非化学成分限定、来源、产地、年份、土壤影响），金属离子杂质种类较多且含量较高（表3）。

锰离子是参与糖基化的重要调控因子，锰离子浓度与末端半乳糖基化成正相关性。这也是造成先前研究中随着在无铁离子培养基中加入2~100 mg/L的FAC，末端半乳糖基化水平逐步升高的原因（详见原文）。在后续研究中，因无法找到极低锰离子杂质的FAC，换以FC为模型，来研究高低两种锰离子杂质对细胞生长和产物质量属性的影响。其中FC中锰离子浓度较高的组命名为FC_Purch (530 μg Mn/g) ，较低的组命名为FC_Synt (0.36 μg Mn/g) ，此外还有三组在FC_Synt中额外弥补锰离子以达到FC_Purch相同锰离子浓度，命名为FC_Synt+Mn²⁺。

在细胞1生产IgG实验中，FC_Purch组的活细胞密度比FC_Synt组更高，FC_Synt+Mn²⁺组的细胞可以达到与FC_Purch组相似的活细胞密度表现（图1a）。此外，多数FC_Purch和FC_Synt+Mn²⁺组的后期活率和产量表现也优于FC_Synt组（图1b，c）。mAb1的高聚物含量均低于5.5%，主峰含量均超过94.5%（图1d）。糖型结果显示，无论锰离子是以杂质或添加剂形式存在于培养基中，均会显著提高产物的末端半乳糖基化水平（图1e）。

FC_Purch和FC_Synt+Mn²⁺的抗体分子mAb2的半乳糖基化水平比FC_Synt的高出13%，2 mg Fe/L和10 mg Fe/L的FC_Synt的半乳糖基化水平分别在14.8%和9.8%（图3a），与mAb1表现相似。融合蛋白中，FC_Purch存在的高锰离子对末端唾液酸化和半乳糖基化水平的提升均明显高于FC_Synt。此外，随着FC_Synt的添加浓度从10增加到50 mg Fe/L，末端唾液酸化水平降低了8%，半乳糖基化提高6.2%。这与mAb1和mAb2的糖型分布相异（图3b）。

作为培养基组分杂质中具有最大影响力的金属离子杂质，一旦未能进行严格控制，极有可能造成终产物的质量属性发生不可逆的偏移，导致大规模生产失败。因此，每个培养基供应商应对培养基的原辅料进行严格的入场检测、记录、备选等严格管理。且出场的成品培养基产品也有严格的检测，放行和稳定性验证等指标。保证制药公司和病人的药物安全，稳定、高效地生产。

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参考文献