案例分享 | Fusion QbD工具轻松解决生物药开发难题

近年来，随着法规的推动，制药人士对于分析方法生命周期的关注度越来越高。USP通则<1220>分析方法生命周期已于2022年5月1日生效，ICH Q14<分析方法开发>也已结束第三阶段公开征求意见阶段。ICH Q14指出，在分析方法开发时，可以使用基础（即传统型）方式或加强型方式。本文案例即使用加强型方式 — Fusion QbD软件辅助生物药分析方法开发。

摘要 

生物药分析部门花费了大量时间开发耐用性好的分析方法，以保证原料药和成品是纯的，稳定的。为了快速将产品应用到患者身上，研发组织不断地加快方法开发流程。提高分析方法开发效率的一个方法就是使用自动筛选和自动方法优化工具。

Fusion QbD软件可支持色谱不同分离模式的自动筛选流程。Fusion允许客户输入与分离模式相关的几个因素进行研究。然后基于统计学设计实验以评估这些因素的影响。设计好的DoE实验可导入Empower，并自动在Empower中创建仪器方法和样品组，减少方法开发过程中大量的人工工作量。Empower运行样品后，结果再一键导入Fusion中做建模分析，评估各色谱参数。

Fusion-Empower工作流程 

在Fusion QbD中生成用户自定义考察因素的DoE实验设计。Fusion将仪器方法写入到Empower中，处理后的样品结果再导入Fusion中分析，得到更优的色谱条件。

图1.  Fusion Empower工作流程

案例1- WCX模式方法开发

• Fusion QbD自动筛选和自动优化；

• 通过Fusion产生69个仪器方法和样品组，并导入到Empower3； 

• 5个小时人工，120小时仪器运行时间；

• DoE实验考察因素：pH、梯度时间、流动相组成、有机添加物、盐浓度和柱温；

• QbD开发的分析方法结果显示：主峰峰形改善，酸性系列峰和碱性系列峰的分离度都提高了；

• 图2为QbD开发好的分析方法和之前传统方式开发了5个月的方法色谱对比图：

图2. WCX 液相分离模式（A. 传统方式开发的分析方法色谱图 ；B. Fusion QbD开发的色谱图，显示酸性系列峰和碱性系列峰的分离度都得到提高）。

案例1 - 叠加图

将Empower结果导入到Fusion中，产生WCX HPLC叠加图。基于客户定义的方法性能指标，白色区域是可接受性能区域，有颜色的区域是不满足性能要求的区域。

图3. 叠加图显示白色区域为满足性能要求的可接受性能区域（左图：盐浓度vs梯度时间。右图：盐浓度vs. pH）。

案例2 - HILIC方法开发 — Fusion QbD筛选

• Fusion QbD产生的38个仪器方法导入到Empower；

• 2个小时人工，15个小时仪器运行时间；

• DoE实验考察的因素：pH、柱温、梯度时间；

• 得到的分析方法显示蛋白1和蛋白2的分离度提高，两个蛋白的拖尾因子降低。

图4. HILIC液相分离模式（A. 传统方法开发的分析方法色谱图；B. Fusion QbD开发的分析方法色谱图，显示蛋白1和蛋白2的分离度提高，拖尾因子降低）。

 结论 

Fusion QbD成功用于生物药的方法开发，首先生成HILIC和阳离子交换模式的DoE实验设计。然后使用Fusion中的导出功能，在Empower中自动创建DoE设计好的仪器方法和样品组。通过自动筛选功能，HILIC方法实现了提高两个蛋白峰的分离度目标，阳离子交换方法实现了分离峰的数量和分离度的提高目标。在Empower3中处理好的结果导入到Fusion，经过统计和建模分析，得到了各个参数的操作空间(MODR)。使用Fusion QbD做方法开发节约的人工，大约为2.5个人工(FTE)一个月的工作时间。