항체 생물공정 연구, 염 조절과 최적화 CHO 배지 부각

항체 기반 제품은 재조합 단백질 치료제 중 가장 큰 부류를 차지하며, 항체 치료제는 종양학, 면역학, 혈액학, 감염병 영역에 걸쳐 적용된다. 2023년 말까지 전 세계적으로 170개 이상의 항체 제품이 상업적 승인을 받았다. 두 연구가 항체 제조 공정 개선 전략을 검토한다. 하나는 중국 햄스터 난소(CHO) 세포용 세포 배양 배지를 최적화하여 유가배양 생산성을 향상시키는 데 초점을 맞추고, 다른 하나는 항체 풀의 여과성을 개선하기 위한 염 사용을 조사한다.

상류 공정(upstream processing)의 경우, 대부분의 재조합 단백질 치료제는 포유류 세포 배양으로 생산되며, CHO 세포가 지배적인 생산 플랫폼이다. 단일특이성 면역글로불린 G(IgG) 분자는 승인된 전체 항체 치료제의 약 74%를 차지한다. 1990년대 후반의 전형적인 mAb 발현 역가는 종종 1–2 g/L 이하였지만, 오늘날에는 5–8 g/L의 역가가 일상적이다. 세포 배양 배지와 피드의 최적화는 상류 공정 효율을 개선하는 가장 중요하고 확장 가능한 접근법 중 하나로 남아 있다.

OPM-CHO 배지 성능을 입증하기 위해, 기지의 IgG4 바이오시밀러 mAb의 안정적 발현을 위해 엔지니어링된 CHOZN GS–/– 숙주 세포를 유가배양 진탕 플라스크에서 배양했다. 세포는 기본 배지에 1.0 × 10^6 cells/mL로 접종되었고, 포도당 농도는 1 g/L 이상으로 유지되었다. OPM 배지와 피드 조합은 두 글로벌 경쟁사 제품보다 더 높은 성장 프로파일과 최대 생존 세포 밀도(VCD)를 지원하면서도 유사하거나 더 나은 세포 생존율을 유지했다. 공정을 16일로 연장했을 때 OPM 1-2, 2-1, 2-2의 세포 생존율은 90%에 가깝거나 그 이상을 유지했다. 16일째 최종 역가 측정은 OPM 제품의 우수한 성능을 입증했으며, 부피 생산성이 40% 이상 증가했다. OPM 1-1 그룹에서 정제된 산물의 분석적 특성 분석은 제한된 단백질 분해와 응집, 그리고 참조 분자와 유사한 전하 변이체 분포를 보여주었다.

하류 공정(downstream processing)의 경우, 여과는 항체 수확 공정과 중간 폴리싱 단계에서 자주 사용되며, 필터의 조기 파울링은 전체 처리 시간을 증가시키고 수율을 낮출 수 있다. 파울링 메커니즘에는 단백질 응집체, 단백질-단백질 상호작용 및/또는 단백질-불순물 상호작용에 의해 유발되는 기공 수축, 기공 차단, 케이크 형성이 포함된다. 막 파울링을 완화하는 한 가지 전략은 여과 부하 물질을 희석하는 것이지만, 이 접근법은 시설 적합성 제약으로 인해 제한될 수 있다. 이전 연구에 따르면 공정 유체의 이온 강도를 높이면 고농도와 저농도 단백질 모두에서 정전기적 상호작용으로 발생하는 단백질-단백질 상호작용을 줄일 수 있다. 염은 전하 차폐를 제공하고 단백질-단백질 상호작용을 방해한다. 한외여과/정용여과 공정에서 정용여과 완충액의 이온 강도를 높이면 용액 점도가 낮아져 공정 압력과 고농도 도달 능력이 개선된다. 아르기닌과 염화나트륨 모두 pH 7.5와 pH 5.0에서 단백질 용액의 점도를 낮추는 것으로 나타났다.

서로 다른 염의 첨가를 통해 이온 강도를 높이는 것이 중간 막 필터를 통한 항체 풀의 여과성을 개선할 수 있는지 평가하기 위해, 한 연구는 두 가지 면역글로불린 G1(IgG1) 분자를 사용했다: 등전점(pI)이 7.4인 기존 항체(Ab1)와 pI가 8.4인 다중특이성 항체(Ab2)이다. 각 염은 글리신 기반 protein A 용출 완충액에 첨가되었고, 모은 용출액은 pH 3.4로 조정된 후 저pH 바이러스 불활성화 단계를 모사하여 2시간 동안 유지되었다. 가장 높은 염 첨가 농도에서, pH 적정 전 용출액 풀은 다른 용출액 풀(4.3)보다 약간 더 낮은 pH(4.0)를 보였으며, 저pH 적정제 사용량에 약 1% v/v의 변동이 발생했다.