公司新闻 当前位置：首页>公司新闻>【干货】如何加速生物药研发突围？

【干货】如何加速生物药研发突围？

发布：梅特勒托利多科技（中国）有限公司

浏览次数：812

据Insight 数据库显示，过去十年国内抗体类临床项目涉及将近150个靶点。其中TOP20的靶点占总临床项目数的62%，可见靶点选择的重复和扎堆。以PD-1为例，目前国内在研的PD-1产品的企业有100多家，进入临床阶段的PD-1则超过50款，国产获批上市的5款,还有4款处在上市申请中。PD-1赛道早已成为一片红海。另一个理想的肿瘤药靶点Claudin 18.2亦有此趋势 , 目前进入临床阶段的Claudin 18.2 靶点药物已接近20款，公开布局的企业超过30家。

图1：赛道竞争激烈/ 图片来源Unsplash

7月2日，CDE发布了《以临床价值为导向的抗肿瘤药物临床研发指导原则》。通告指出：试验设计选择阳性对照药时，应关注阳性对照药是否反映和代表了目标适应症患者的ZJ用药情况。这也意味着，后续同靶点同适应症的药物研发直面的竞争越来越激烈。延伸到早期工艺开发，包括对细胞株、培养工艺和下游纯化以及制剂工艺的开发和优化要求亦会越来越高。

图2：CDE官网通告

在细胞培养工艺中，pH和溶氧是关键过程参数，进行实时监测与调控已成共识。CO₂或因为早期工艺开发使用的反应器体积小，不易聚积而被忽视，或因鲜有相关在线监测和调控的研究与实践参考，一般作为调节pH的通气策略，没有作为实时在线监测的参数进行调控。然而CO₂积聚对工艺放大和后期大规模生产的影响越来越受重视，尤其是当下工艺优化后总细胞量和活细胞量不断提高，商业化生产反应器体积不断增大的情况下。在线测量CO₂的必要性也被广泛的讨论。

以CHO细胞为例：在由糖酵解和三羧酸循环组成的需氧ZX碳代谢网络中， CO₂ 在多种可逆和不可逆的反应中都会产生和被消耗。通常可以简单理解为细胞呼吸，消耗一份O₂，产生一份CO₂ 。而CO₂作为不带电的极性分子，能够自由的透过细胞膜，改变细胞内的pH值，且这一过程绕开了细胞膜正常用来控制H+浓度的机制（离子转运通道）。 过低或过高的CO₂水平引起的细胞内pH值变化导致细胞的生长和生产受到影响。

图3：溶解的CO₂能够自由通过细胞膜，影响胞内pH值

Brunner 的团队通过新型分离控制策略在CHO 细胞中研究了单因素pH( 6.8, 7.0 和7.2 ) ， pCO₂ ( 5%, 12.5% 和20%) ，pO₂及其交互作用对细胞生长及蛋白质量的影响。试验表明，pCO₂ 既不能太高，也不能太低，在12.5% （94mmHg）时活细胞数ZG （图4）。

图4：pH, pCO₂和pO₂对活细胞（VCD）的影响

Brunner的研究中，CHO表达的蛋白半乳糖化（G1）和盐藻糖化（aF1）在pH为7.2时，水平ZG（图5A）且与唾液酸化（S1）和甘露糖（Man 8）具有相关性（图5C）,但 G1 随着pH和pCO₂的变化则较为复杂，当pH为7.2，pCO₂控制在12.5%，蛋白的半乳糖化G1 水平ZG，不能太高（pCO₂为20%时，G1水平只有21%）也不适宜太低 (图5B)。再一次印证了pCO₂关联影响pH 进而影响细胞生长和蛋白翻译后修饰。

图5 : pH, pCO₂和pO₂对蛋白半乳糖化（G1）, 唾液酸化（S1）和盐藻糖化（aF1）的影响

在工艺开发阶段，台式生物反应器体积小，CO₂积聚少，对工艺的影响确实会被忽视。随着活细胞总量不断提高，细胞呼吸产生的CO2增多。同时反应器体积增大，CO2在反应体系中的滞留时间增加，导致培养体系中积聚的CO2更多。从而需要工艺开发人员 在早期就把CO2这一关键过程参数纳入DoE试验中，探索合理的设计空间，才不会在后续工艺放大和生产中遇到技术转移的问题。

图6：测量溶解CO₂的原因

相比于pH和溶解氧可以借助在线传感器很方便地进行实时监测， CO₂的测量主要是采用血气分析仪进行离线取样测量，测量CO₂分压，即pCO₂。然而离线取样测量一来受取样操作的限制，需要在规定的流程和时间要求下完成测量，无法准确反应培养体系中溶解的CO₂，即dCO₂情况；另一方面，作为动态变化的参数，取样无法实时测量，从而无法充分获得工艺中dCO₂的动态变化进而无法及时进行调控。

梅特勒-托利多创新地突破技术限制，发明了可应用于反应器中在线监测dCO₂的传感器。探头式的设计可直接安装在早期工艺开发用的小型台式生物反应器，也可以通过传感器护套，安装在后续放大生产用的大型生物反应器，实现无缝放大。在线dCO₂传感器很大程度上解决了无法准确、实时测量并参与调控的困扰。现阶段，梅特勒-托利多的在线dCO₂传感器已经有一定的应用基础和良好的用户反馈。