抗体バイオプロセス研究で塩調整と最適化CHO培地が注目される

抗体ベース製品は組換えタンパク質治療薬の最大のクラスであり、抗体治療薬は腫瘍学、免疫学、血液学、感染症にわたって応用されている。2023年末までに、世界で170を超える抗体製品が商業承認を取得している。2つの研究が抗体製造を改善する戦略を検討している。1つはチャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞の細胞培養培地を最適化してフェドバッチ生産性を向上させることに焦点を当て、もう1つは塩の使用により抗体プールのろ過性を改善することを調査するものである。

上流工程では、ほとんどの組換えタンパク質治療薬が哺乳動物細胞培養で生産され、CHO細胞が主要な生産プラットフォームとなっている。単特異性免疫グロブリンG（IgG）分子は、承認された抗体治療薬全体の約74％を占める。1990年代後半の典型的なmAb発現力価は多くの場合1～2g/L以下であったが、現在では5～8g/Lが一般的である。細胞培養培地とフィードの最適化は、上流工程効率を改善するための最も重要かつスケーラブルなアプローチの1つであり続けている。

OPM-CHO培地性能のデモンストレーションでは、既知のIgG4バイオシミラーmAbを安定的に発現するように設計されたCHOZN GS–/–宿主細胞をフェドバッチ振盪フラスコで培養した。細胞は基礎培地中に1.0×10^6 cells/mLで接種し、グルコース濃度は1g/L超に維持した。OPM培地とフィードの組み合わせは、2つのグローバル競合製品よりも高い増殖プロファイルとピーク生細胞密度（VCD）を支持し、同様またはより良い細胞生存率を維持した。プロセスを16日目まで延長すると、OPM 1-2、2-1、2-2の細胞生存率は90％近くまたは90％超に維持された。16日目の最終力価測定では、OPM製品の優れた性能が実証され、容積生産性が40％以上増加した。グループOPM 1-1由来の精製製品の分析特性評価により、製品の断片化と凝集が限定的であり、電荷バリアント分布が参照分子と同様であることが明らかになった。

下流工程では、抗体回収プロセスおよび中間精製工程でろ過が頻繁に使用され、フィルターの早期ファウリングは全体的な処理時間の増加と収率の低下につながる可能性がある。ファウリングのメカニズムには、細孔収縮、細孔閉塞、ケーク形成が含まれ、これらはタンパク質凝集体、タンパク質間相互作用、および/またはタンパク質-不純物相互作用によって引き起こされる。膜ファウリングを軽減する1つの戦略として、フィルターへの負荷材料を希釈することがあるが、このアプローチは施設適合性の制約によって制限される可能性がある。これまでの研究では、プロセス流体のイオン強度を高めると、高タンパク質濃度と低タンパク質濃度の両方で静電相互作用から生じるタンパク質間相互作用を低減できることが実証されている。塩は電荷遮蔽を提供し、タンパク質間相互作用を妨げる。限外ろ過/ダイアフィルトレーションプロセスでは、ダイアフィルトレーションバッファーのイオン強度を高めると溶液粘度が低下し、その結果プロセス圧力と高濃度に達する能力が改善される。アルギニンと塩化ナトリウムはどちらも、pH 7.5およびpH 5.0でタンパク質溶液の粘度を低減することが示されている。

異なる塩の添加によるイオン強度の増加が、中間膜フィルターを通る抗体プールのろ過性を改善できるかどうかを評価するために、2つの免疫グロブリンG1（IgG1）分子、すなわち等電点（pI）7.4の従来型抗体（Ab1）とpI 8.4のマルチ特異的抗体（Ab2）を用いた研究が行われた。各塩をグリシン系プロテインA溶出緩衝液に添加し、プールした溶出液をpH 3.4に調整し、低pHウイルス不活化工程を再現して2時間保持した。塩添加濃度が最も高い場合、事前滴定済み溶出液プールは他の溶出液プール（4.3）よりもわずかに低いpH（4.0）を示し、低pH滴定液の使用量に約1％v/vのばらつきが生じた。