Белок клетки-хозяина
Белки клетки-хозяина ( HCP ) представляют собой белковые примеси, связанные с технологическим процессом, которые вырабатываются организмом-хозяином во время биотерапевтического производства и производства. В процессе очистки большая часть образующихся HCP удаляется из конечного продукта (удаляется >99% примесей). Однако остаточные HCP все еще остаются в окончательном распределенном фармацевтическом препарате. Примеры HCP, которые могут оставаться в желаемом фармацевтическом продукте, включают: моноклональные антитела (mAbs), конъюгаты антитело-лекарственное средство (ADC), терапевтические белки , вакцины и другие биофармацевтические препараты на основе белков . [1] [2] [3]
Медицинские работники могут вызывать иммуногенность у отдельных лиц или снижать эффективность, стабильность или общую эффективность препарата. Национальные регулирующие организации, такие как FDA и EMA, предоставляют рекомендации относительно допустимых уровней HCP, которые могут оставаться в фармацевтических продуктах до того, как они станут доступны для общественности. Приемлемый уровень HCP в конечном продукте оценивается в каждом конкретном случае и зависит от множества факторов, включая: дозу, частоту приема препарата, тип препарата и тяжесть заболевания.
Приемлемый диапазон содержания HCP в конечном фармацевтическом продукте широк из-за ограничений существующих в настоящее время методов обнаружения и анализа. [4] Анализ HCP сложен, поскольку смесь HCP состоит из большого количества видов белков , каждый из которых уникален для конкретных организмов-хозяев и не связан с предполагаемым и желаемым рекомбинантным белком . [5] Анализировать эти большие разновидности белков в очень малых концентрациях сложно и требует чрезвычайно чувствительного оборудования, которое еще не полностью разработано. Причина, по которой необходимо контролировать уровни HCP, связана с неопределенным воздействием, которое они оказывают на организм. В следовых количествах влияние HCP на пациентов неизвестно, а определенные HCP могут влиять на стабильность белка и эффективность лекарств или вызывать иммуногенность у пациентов. [6] [7] Если это повлияет на стабильность препарата, может снизиться стойкость активного вещества в фармацевтическом продукте. Воздействие препарата на пациентов также может быть увеличено или уменьшено, что может привести к осложнениям со здоровьем. Степень иммуногенности в долгосрочной перспективе определить трудно и практически невозможно, а последствия могут включать серьезные угрозы для здоровья пациента. [5]
Риск безопасности
[ редактировать ]HCP в биофармацевтических продуктах представляют потенциальную угрозу безопасности для людей, вводя чужеродные белки и биомолекулы в иммунную систему человека . Поскольку обычными клетками-хозяевами, используемыми для производства биофармацевтических препаратов, являются кишечная палочка , [8] дрожжи , [9] клеточная линия миеломы мыши ( NS0 ) [10] и яичник китайского хомячка ( СНО ), [11] полученные HCP генетически отличаются от того, что есть в человеческом организме. [12] признает. Как следствие этого, присутствие HCP у людей может активировать иммунный ответ, что может привести к серьезным проблемам со здоровьем.
Существует корреляция между количеством чужеродных антигенов (HPC) в нашем организме и уровнем иммунного ответа, который производит наш организм. Чем больше HCP присутствует в лекарстве, тем выше активируется иммунный ответ. Несколько исследований связали снижение количества HCP со снижением уровня специфических воспалительных цитокинов . [5] Другие HCP могут быть очень похожи на человеческий белок и вызывать иммунный ответ с перекрестной реактивностью против человеческого белка или белка лекарственного вещества. Точные последствия применения медицинских услуг для отдельного пациента неясны, и их трудно определить с помощью современных аналитических методов, используемых в биофармацевтическом производстве и анализе. [5]
Анализ
[ редактировать ]Медицинские работники выявляются во время производства биофармацевтических препаратов в рамках процесса контроля качества. [5]
В ходе производственного процесса на окончательный состав и численность HCP влияют несколько факторов, включая гены клетки-хозяина, способ экспрессии продукта и этапы очистки. [5] В нескольких исследованиях сообщается, что HCP часто очищают вместе с самим продуктом путем взаимодействия с рекомбинантным белком. [6]
Иммуноферментный анализ ( ИФА ) является преобладающим методом анализа БК в фармацевтических продуктах из-за его высокой чувствительности к белкам, что позволяет выявлять низкие уровни БК в выпускаемых лекарствах. [4] Несмотря на то, что процесс разработки требует длительного периода работы и нескольких испытаний на животных моделях, анализ содержания HCP в конечном продукте можно быстро выполнить и интерпретировать. [1] Хотя ELISA обладает чувствительностью к анализу HCP, с этой процедурой связано несколько ограничений. Количественная оценка HCP в основном зависит от количества и аффинности антител HCP против HCP для обнаружения антигенов . Пулы антител против HCP не могут охватить всю популяцию HCP, а слабоиммуногенные белки невозможно обнаружить, поскольку при этом не образуются эквивалентные антитела. [4]
такие методы, как сочетание масс-спектрометрии (МС) и жидкостной хроматографии ( ЖХ-МС Кроме того, были разработаны ), позволяющие проводить более эффективный и действенный анализ и очистку HCP. Эти методы способны:
- Обнаружение различных концентраций белка в сложном образце
- Отслеживайте постоянно меняющуюся популяцию медицинских работников и их концентрацию в ходе производственного процесса.
- Анализируйте множество белков одновременно
- Измерьте количество HCP с низким содержанием, затмеваемое высоким содержанием целевого белкового продукта. [6]
- Охарактеризовать реагенты HCP-ELISA, включая антитела и соответствующий стандарт набора. [13]
Недавно метод МС был дополнительно усовершенствован за счет метода SWATH LC-MS. SWATH — это форма масс-спектрометрии с независимым сбором данных (DIA), в которой диапазон масс разделяется на небольшие окна масс, которые затем анализируются с помощью тандемной МС ( МС/МС ). Ключевыми преимуществами являются воспроизводимость как индивидуальной идентификации медицинских работников, так и абсолютного количественного определения с использованием внутренних белковых стандартов. [14]
Несмотря на значительные улучшения этого метода анализа белков, существуют и ограничения, главным из которых является то, что для проведения анализа требуется высокий уровень знаний и современное оборудование. [13]
См. также
[ редактировать ]- Биомолекулярная инженерия
- Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия
- Масс-спектрометрия
- Производство белка
- Очистка белка
- Рекомбинантная ДНК
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Отслеживание белков клеток-хозяев во время биофармацевтического производства: передовые методологии для обеспечения высокого качества продукции» . www.americanpharmaceuticalreview.com . Проверено 02 октября 2018 г.
- ^ Гой СН, Алхутали С, Конторавди С (2018). «Удаление белка клетки-хозяина из биофармацевтических препаратов: на пути к обеспечению качества за счет дизайна». Достижения биотехнологии . 36 (4): 1223–1237. doi : 10.1016/j.biotechadv.2018.03.021 . hdl : 10044/1/85952 . ПМИД 29654903 . S2CID 4870812 .
- ^ Димитров Д.С. (2012). «Терапевтические белки». Методы молекулярной биологии . Том. 899. стр. 1–26. дои : 10.1007/978-1-61779-921-1_1 . ISBN 978-1-61779-920-4 . ISSN 1940-6029 . ПМК 6988726 . ПМИД 22735943 .
- ^ Jump up to: а б с Чжу-Шимони Дж., Ю С., Нишихара Дж., Вонг Р.М., Гунаван Ф., Лин М. и др. (декабрь 2014 г.). «Тестирование белков клеток-хозяев с помощью ИФА и использование ортогональных методов» . Биотехнология и биоинженерия . 111 (12): 2367–2379. дои : 10.1002/бит.25327 . ПМИД 24995961 . S2CID 23923786 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Ван X, Хантер А.К., Мозьер Н.М. (июнь 2009 г.). «Белки клеток-хозяев в разработке биологических препаратов: идентификация, количественный анализ и оценка риска» . Биотехнология и биоинженерия . 103 (3): 446–458. дои : 10.1002/бит.22304 . ПМИД 19388135 . S2CID 22707536 .
- ^ Jump up to: а б с Брейсвелл Д.Г., Фрэнсис Р., Смейлс К.М. (сентябрь 2015 г.). «Будущее идентификации белков клеток-хозяев (HCP) во время разработки процессов и производства связано с риск-ориентированным управлением их контролем» . Биотехнология и биоинженерия . 112 (9): 1727–1737. дои : 10.1002/бит.25628 . ПМЦ 4973824 . ПМИД 25998019 .
- ^ Гиошон Дж., Бивер Л.А. (декабрь 2011 г.). «Наука разделения является ключом к успешным биофармацевтическим препаратам». Журнал хроматографии А. 1218 (49): 8836–8858. дои : 10.1016/j.chroma.2011.09.008 . ПМИД 21982447 .
- ^ Блаттнер Ф.Р., Планкетт Г., Блох К.А., Перна Н.Т., Берланд В., Райли М. и др. (сентябрь 1997 г.). «Полная последовательность генома Escherichia coli K-12» . Наука . 277 (5331): 1453–1462. дои : 10.1126/science.277.5331.1453 . ПМИД 9278503 .
- ^ Загульски М., Герберт С.Дж., Рытка Дж. (1998). «Секвенирование и функциональный анализ генома дрожжей» . Акта Биохимика Полоника . 45 (3): 627–643. дои : 10.18388/abp.1998_4201 . ПМИД 9918489 .
- ^ Уотерстон Р.Х., Линдблад-Тох К., Бирни Э., Роджерс Дж., Абриль Дж.Ф., Агарвал П. и др. (декабрь 2002 г.). «Первичное секвенирование и сравнительный анализ генома мыши» . Природа . 420 (6915): 520–562. Бибкод : 2002Natur.420..520W . дои : 10.1038/nature01262 . ПМИД 12466850 .
- ^ Гиббс Р.А., Вайнсток Г.М., Мецкер М.Л., Музный Д.М., Содергрен Э.Дж., Шерер С. и др. (апрель 2004 г.). «Последовательность генома коричневой норвежской крысы дает представление об эволюции млекопитающих» . Природа . 428 (6982): 493–521. Бибкод : 2004Natur.428..493G . дои : 10.1038/nature02426 . ПМИД 15057822 .
- ^ «Последовательность генома человека». Наука . 291 (5507): 1155,4–1155. 16 февраля 2001 г. дои : 10.1126/science.291.5507.1155d . ISSN 0036-8075 . S2CID 196263909 .
- ^ Jump up to: а б Пилили К., Йохансен М.Р., Лунд Р.Р., Кофоед Т., Йоргенсен Т.К., Скривер Л. и др. (январь 2022 г.). «Мониторинг технологических примесей при анализе белков клеток биологических препаратов и клеток-хозяев» . Аналитическая и биоаналитическая химия . 414 (2): 747–758. дои : 10.1007/s00216-021-03648-2 . ПМЦ 8483941 . ПМИД 34595561 .
- ^ Хейссель С., Банкенборг Дж., Кристиансен М.П., Хольмбьерг А.Ф., Гримструп М., Мёрц Э. и др. (июль 2018 г.). «Оценка спектральных библиотек и подготовка образцов для анализа DIA-LC-MS белков клеток-хозяев: тематическое исследование рекомбинантного биофармацевтического белка, экспрессируемого бактериями» (PDF) . Экспрессия и очистка белков . 147 : 69–77. дои : 10.1016/j.pep.2018.03.002 . ПМИД 29526817 . S2CID 4741772 .