納微盤點|速覽Protein A親和層析的突破性創新（一）

瀏覽次數：7803　發布日期：2019-3-4　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

導讀：
近年來，抗體被越來越多地應用于疾病的治療，已占據生物藥品市場的40%以上，且還有不斷上升的趨勢，而單克隆抗體又是生物制藥領域的熱門品種，目前其銷售額在生物藥銷售中占比已超過30%，可謂一枝獨秀。另據Evaluate統計，到2020年過專利保護期的生物藥市場規模將達到約874億美金，極具市場吸引力，且其中不乏曾經貢獻十幾到幾十億美金年銷售額的重磅藥物，它們就更加成為眾多生物制藥公司競相仿制的重中之重。

近年來全球生物制藥市場規模及細分品種發展概覽

Protein A親和色譜法是抗體純化的首選

作為存在于動物血清和組織液中免疫系統的重要組成部分，抗體被廣泛應用于體外診斷試劑、疾病治療藥物、免疫親和層析配基等生物學和生物技術的研究中，重組DNA技術及噬菌體展示技術共同作為篩選工具使設計和構建“人造”抗體成為可能，特別是與人源化或嵌合抗體更加具有理想的親和力、特異性和低免疫原性，稱之為基因工程抗體（GEAb）。在抗體制備過程中，為獲得高純度抗體（特別是應用于體內的治療性抗體），開發簡捷高效的抗體純化方法屬于關鍵環節，其中親和色譜因其高度特異性及同時具有濃縮的效果成為過去近30年里抗體純化捕獲的金標準，據第一創業呂麗華分析師統計目前約70-80%的抗體均使用Protein A、Protein G親和層析純化。

Protein A是一種金黃色葡萄球菌細胞壁蛋白質，它含有5個可以和抗體IgG分子Fc片段特異性結合的結構域，當其作為親和配基被偶聯到填料基質上后，可特異性地與樣品中的抗體分子結合，使其他雜蛋白流穿，借助高效親和層析僅需一步就可使目標抗體純度超過95%，此外Protein A也可結合另一些免疫球蛋白，如可用于某些種屬IgA、IgM的純化。由于Protein A親和層析基于天然存在的生物大分子之間特異性結合為分離機理，這種得天獨厚的優勢使得Protein A親和層析成為抗體等分離純化中的絕佳選擇，然而其成本也非常高昂。

不同單抗表達量和生產規模的成本分析

（10g/L表達量、15000升培養規模的成本分布）

據報道，隨著生物制藥生產規模的擴大及蛋白表達量的增加，藥企對下游純化工藝的效能和成本要求也越來越高，經核算目前下游工藝COGs占整個單抗生產成本的比例已普遍超過60%，因此對其進行成本控制已成為降低總COGs的核心環節。眾所周知，目前生物藥造價昂貴，這與下游分離純化工藝成本占比高密不可分，因此為了研發生產讓更多普通民眾用得起的生物藥，全面提高下游分離純化介質性價比和分離生產效率、節約能耗和生產資料投入愈加成為業內普遍重點關注的緊要環節。納微科技的單分散Protein A親和層析介質，由于其精準的顆粒均勻性而能帶來改善的壓力流速、分辨率和裝柱可重復性等諸多優勢，使其可以有效解決當今發酵表達量提高的問題，并使客戶能夠從相同的生產裝置中提高生產率，最終理想地實現降低生產成本、提高生產效率的核心目標。

傳統Protein A親和介質的部分局限性

在抗體純化實際應用中，Protein A親和色譜的優點包括選擇性好、可濃縮抗體、可有效滅活病毒和適用于所有人源（非IgG3）抗體和Fc融合蛋白并減少緩沖液種類和用量等，但其局限性也較多較明顯，如對于軟膠基質偶聯的Protein A親和色譜層析介質而言，凝膠價格極其昂貴且使用壽命一般；大量脫落的配基會與抗體一起被洗脫影響抗體安全性；軟膠基質機械強度低限制裝柱高度和生產效率等。

聚合物和碳水化合物基質的Protein A親和層析介質形貌對比圖

（上半部為多分散碳水化合物軟膠基質層析介質，下半部為單分散聚合物硬膠基質層析介質）

納微研發全球領先單分散Protein A親和介質突破局限，引領抗體純化新時代

納微不僅是世界上為數不多能夠大規模生產單分散硅膠色譜填料的公司，而且還能夠大規模生產多樣化規格（包括多種粒徑孔徑等）單分散聚合物色譜填料，并且納微多年來始終堅持創新突破，借助單分散聚合物微球作為基質，開發了多種可用于生物大分子分離純化的層析介質，其中單分散Protein A親和層析介質UniMab®和NanoMab兩大系列就是極具代表性的填料產品：它們能夠很好地避免軟膠基質親和介質的不足之處，帶來更佳的分析分離表現。UniMab®使用時反壓低、化學穩定性好、耐堿性強；NanoMab是專為快速高效分析檢測單克隆抗體及含有Fc片段的重組蛋白類大分子而設計。由于該產品具有高度粒徑均一性，且孔穿透性好，機械強度高，因此具有動態載量高，流速快，洗脫集中，流動相消耗少等特點，同時輔以極具創新性的“等保留時間放大”理論，可在實際研發生產中大幅度提高抗體生產效率，降低生產成本，畢竟對于昂貴的親和層析介質只有采用基于領先性技術生產的單分散微球作為基質才能更好地發揮出卓越的分析分離性能。

據統計，目前全球共有十幾種Protein A親和層析介質產品在售，但大多采用粒徑不均一的多分散微球作為基質，納微可通過專利技術研發生產粒徑高度均勻的全新單分散親和層析介質，眾所周知，盡管填料靜態載量與比表面積有關，不受粒徑均勻性影響，但其動態載量不僅與微球比表面積有關，還與其顆粒大小和均勻性有關（顆粒越均勻，動態載量越大），因此納微科技獨有的新一代Protein A親和層析介質能夠實現即使在高流速下仍能保持較高動態吸附載量，能很好地滿足從實驗室制備到中試及工業化生產的各項需求。

納微革命性的單分散Protein A親和介質為抗體純化帶來更多更好體驗

Protein A親和層析介質：

單分散UniMab®和多分散軟膠基質介質洗脫示意圖

由于色譜層析填料的根本特質在于對物質的分離或分辨能力，一般用理論塔板數N（或理論塔板高度H）即柱效來評價，塔板理論和范德姆特方程闡述了色譜層析廣譜規律。根據Van Demeter方程，減小渦流擴散、縱向擴散和傳質阻力項，理論塔板高度H就越小，柱效則越高，對物質的分離純化或分辨力越強。影響A、B和C項主要是填料粒徑大小及其均一性。粒徑越小，柱效越高，但反壓也越大，對設備要求也越高；粒徑分布越窄，不僅柱效越高，反壓卻越低。因此單分散（指形貌結構一致，粒徑大小一致）的色譜填料一直是色譜層析領域科學家追求的目標。