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生物治疗中生物分析技术的最新进展

发布时间:2021-08-05

  在过去的二十年里,生物技术能力的进步使得设计用于医学目的的生物分子成为可能,例如重组激素和生长因子、单克隆抗体和疫苗。这种治疗通常被称为生物治疗剂


  40个氨基酸的蛋白质或多肽的活性成分是通过生物技术构建的。这一大类药物,包括用于各种适应症的药物,现在占新药批准的很大一部分。特别是单克隆抗体,由于其高特异性,是提供靶向治疗的有价值的工具。2017年,FDA批准的46种药物中有22种为生物治疗药物,其中10种为单克隆抗体。


  与传统的小分子药物一样,生物治疗药物在上市前必须充分定性,以确保患者安全。事实上,这对于基于蛋白质的治疗尤其重要,因为它们可能会引发免疫反应。生物治疗的复杂性及其对变性的敏感性意味着结构变异的范围非常大。因为即使是最小的变化也会显著影响功能和免疫原性,所以对生物治疗药物进行最详细的分析是非常重要的。此外,生物治疗药物复杂的制造工艺为结构偏离提供了更大的空间。因此,确保只有正确形成和组合的产品才能到达供应链非常重要。


  需要深入了解复杂生物制药的结构和组成,这对生物分析能力提出了很高的要求。事实上,它促进了许多蛋白质分析和免疫原性测定技术的发展和提高。


  生物治疗产品的特性


  蛋白质最微小的结构变化都会带来严重的效率和安全问题。此外,降解产物和未结合的前体很可能受到污染,这可能会产生不利影响。这种安全性问题导致了监管要求的引入,这要求分离和单独表征生物治疗剂的每种成分。


  超高效液相色谱(UHPLC)具有强大的分离能力,加上其速度和良好的分辨率,使其成为详细表征生物制药的宝贵工具。Tosoh  Bioscience  LLC的Atis  Chakrabarti将在Pittcon  2019上发表演讲“分析色谱用于生物分子表征的不同模式”,他将探索不同色谱模式在mAb表征中的应用。


  多种UHPLC技术与紫外或光散射等检测能力结合使用,质谱可用于获取其他结构信息。这种多维分析方法有助于提高潜在的灵敏度,并使表征更复杂的蛋白质成为可能。


  然而,要实现生物治疗药物的完全分离,通常需要一个艰巨而复杂的方法开发过程来找到最佳的UHPLC构型。在Pittcon  2019上,Michael  Dong将在题为“稳定性指示方法方法开发中的UHPLC”的演讲中详细介绍加速方法开发的技术。确定生物相似性


  生物仿制药是小分子仿制药的生物治疗等效物。生物仿制药的简化许可方法使得已经在市场上销售的生物治疗药物的新版本能够获得许可,只要它们被证明与其复制产品具有可比性。


  由于翻译后修饰(如糖基化)中即使很小的差异也会显著改变生物分子的功能和免疫原性,因此需要有效的分析方法来确认生物仿制药与原始分子有紧密的复制。


  在Pittcon  2019上,格兰马克制药公司的Akos  Szekrenyes将在他的讲座“生物仿制药单克隆抗体的综合分析:基于最近批准的后续产品的当前趋势”中概述当前用于评估生物仿制药相似性的分析技术。


  免疫原性评价


  重组蛋白中结构异质性的许多机会增加了免疫原性的风险。如果患者对引入的生物治疗剂产生免疫反应,可能会产生危险的后果,如疗效下降、内源性对应物破坏、药物药代动力学改变和超敏反应。


  因此,能够可靠地检测抗生物治疗剂的抗体并将其与其他抗体区分开来是很重要的。此外,有必要充分表征生物治疗药物翻译后修饰的精确模式,以便在开发的早期评估免疫原性潜力。


  完全液相色谱-质谱(LC-MS)是评估蛋白质结构修饰(如糖基化)的有价值的工具。


  在Pittcon  2019年题为“硅纳米柱阵列上细菌感染人体皮肤组织的质谱成像”的演讲中,乔治华盛顿大学的Jarod  Fincher强调了质谱成像(MSI)的能力,它不仅可以检测广泛的生物分子,还可以同时绘制它们的空间分布


  新生物分析技术的验证


  生物治疗药物的复杂性意味着监管机构无法指定可接受的技术来证明治疗的纯度、免疫原性或生物相似性,因为分析方法通常需要针对特定的生物治疗药物进行定制。相反,制造商必须提出适当的分析技术,并证明它们适合该目的。


  分析方法验证(AMV)不仅使监管机构对制药公司报告的结果充满信心,还确保了开发和生产过程的质量,从而确保了最终产品的质量。


  开发符合法规要求的分析方法应首先确定具体的特征,无论是物理的、化学的、生物的还是微生物的,这些特征应在适当的限度内,以确保所需的产品质量。这些被称为关键质量属性(CQA)。在Pittcon  2019上,百时美施贵宝的李涛将在题为“生物制剂工艺开发中的分析和开发现状”的演讲中,讨论基于关键质量属性的分析和开发及其与生物治疗药物特性的关系。

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