上海宿主細(xì)胞蛋白（HCP）殘留檢測(cè)方法開發(fā)

大腸桿菌具有遺傳性狀清晰，易于培養(yǎng)和控制，表達(dá)水平高，成本低，周期短等特點(diǎn)，是優(yōu)先的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的蛋白表達(dá)系統(tǒng)，K-12系列和B系列菌株是工業(yè)規(guī)模上常用于生物工程的E.coli細(xì)菌株。K-12菌種、所衍生出的DH5α、Top10、JM109等菌株，可用于大量生產(chǎn)質(zhì)粒DNA并進(jìn)一步制備細(xì)胞基因治療產(chǎn)品和病毒載體類疫苗。源于B系的菌株，如BL21，更適用于高效轉(zhuǎn)染表達(dá)載體和常規(guī)蛋白的表達(dá)，如：病毒蛋白、重組蛋白疫苗、細(xì)胞因子、酶類等產(chǎn)品。湖州申科生物針對(duì)這兩種菌株的特點(diǎn)，分別開發(fā)了E.coli表達(dá)菌HCP殘留檢測(cè)試劑盒和E.coli克隆菌堿裂HCP殘留檢測(cè)試劑盒。

為什么定制化試劑盒是宿主細(xì)胞蛋白殘留檢測(cè)的優(yōu)先選擇？原因之一是來源特定工藝下抗原及校準(zhǔn)品更具代表性。不同生物制品的上游生產(chǎn)工藝，包括培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件，收獲時(shí)機(jī)等差異，均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的HCPs的蛋白種類、豐度以及蛋白翻譯修飾不同，因此進(jìn)入到下游純化工藝的HCP類型也隨之發(fā)生變化，尤其是與藥物主成分共純化的HCPs會(huì)成為優(yōu)勢(shì)蛋白而存在于藥物原液或制劑中。HCP定制化ELISA檢測(cè)試劑盒通常選取實(shí)際生產(chǎn)工藝中上游發(fā)酵后的樣品進(jìn)行抗原及校準(zhǔn)品的制備，所制備的校準(zhǔn)品可以較為充分地反映實(shí)際生產(chǎn)工藝中的HCP，減少因抗原校準(zhǔn)品種類不足導(dǎo)致的漏檢以及定量不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。

為什么定制化試劑盒是宿主細(xì)胞蛋白殘留檢測(cè)的優(yōu)先選擇？原因之一是建立定制化檢測(cè)體系，更滿足商業(yè)化生產(chǎn)HCP工藝雜質(zhì)控制要求。在HCP校準(zhǔn)品和HCP抗體兩大關(guān)鍵試劑組分滿足要求的前提下，定制化方法的建立和優(yōu)化是基于真實(shí)純化中間品和原液樣品進(jìn)行，通過優(yōu)化檢測(cè)條件，提高對(duì)低濃度HCPs的檢測(cè)靈敏度，滿足工藝驗(yàn)證和過程控制要求。在臨床三期，生產(chǎn)工藝需要進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證，以確保其穩(wěn)定性和可重復(fù)性。定制化HCP ELISA檢測(cè)方法能夠更準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)生產(chǎn)工藝中HCP的去除效果，為工藝驗(yàn)證提供有力支持。在過程控制中，通過工藝特異型的HCP ELISA檢測(cè)方法，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的HCP水平，具備更強(qiáng)的生產(chǎn)異常預(yù)警能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

湖州申科生物結(jié)合不同宿主實(shí)際的生產(chǎn)工藝，通過高質(zhì)量免疫原和 HCP 多抗的標(biāo)準(zhǔn)化制備流程，獲得高效價(jià)、高覆蓋率的抗體，開發(fā)了適用于大腸桿菌表達(dá)菌 (BL21) 生產(chǎn)工藝、克隆菌堿裂法提取質(zhì)粒工藝的 SHENTEK®E.coli HCP檢測(cè)試劑盒， 適用于CHO\MDCK\HEK293\Sf9\VERO\畢赤酵母等不同宿主的 HCP 檢測(cè)試劑盒。用于中間品、原液及終產(chǎn)品等的HCP定量監(jiān)測(cè)。為確保 ELISA 對(duì)HCP定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，須對(duì) HCP 抗體覆蓋率進(jìn)行驗(yàn)證。湖州申科抗體覆蓋率平臺(tái)采用2D Clean-up 試劑盒去除蛋白樣品的干擾物（洗滌劑、鹽、脂質(zhì)、酚類和核酸等離子污染物），并設(shè)置2D 質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)控，同時(shí)以陰性抗體為對(duì)照平行試驗(yàn)，以提高結(jié)果準(zhǔn)確度。

宿主細(xì)胞蛋白（HCP）作為生物制品中來源于細(xì)胞基質(zhì)的殘留雜質(zhì)，具有明顯的異質(zhì)性特征。其復(fù)雜性體現(xiàn)在三個(gè)方面：①理化特性差異：HCP涵蓋胞內(nèi)及分泌蛋白，涉及關(guān)鍵生理功能，具有涵蓋區(qū)間大的等電點(diǎn)（pI 3-11）、分子量范圍（5-250kDa）及疏水性；②上游工藝影響：不同發(fā)酵工藝（如細(xì)胞株、培養(yǎng)條件）誘導(dǎo)獨(dú)特的翻譯后修飾（PTM），導(dǎo)致HCP總量與生化復(fù)雜性增加；③下游工藝與產(chǎn)物特性干擾：抗體、細(xì)胞因子等重組蛋白或病毒類藥物的純化工藝會(huì)選擇性殘留特定HCP，且產(chǎn)物形式（如大腸桿菌的包涵體/可溶性表達(dá)）直接影響HCP殘留譜。針對(duì)特定生產(chǎn)工藝開發(fā)定制化檢測(cè)方案是準(zhǔn)確監(jiān)控宿主細(xì)胞蛋白殘留的關(guān)鍵。

LC-MS技術(shù)作為生物制品宿主細(xì)胞蛋白殘留檢測(cè)新趨勢(shì)，需考慮以下幾點(diǎn)：①穩(wěn)定性：需要HCPs LC-MS檢測(cè)流程進(jìn)行驗(yàn)證，全流程都需要有嚴(yán)格的QC控制，確保檢測(cè)結(jié)果的一致性和穩(wěn)定性。②可重復(fù)性：不同類型生物制品中HCPs提取效率不同，不同人員操作存在差異，需要在上機(jī)前通過不同方法評(píng)估HCPs的提取效率，避免人為因素造成結(jié)果重復(fù)性差。③準(zhǔn)確度：方法開發(fā)與驗(yàn)證階段，通過設(shè)立內(nèi)標(biāo)與定量算法，根據(jù)內(nèi)標(biāo)響應(yīng)回算得到HCPs的含量，確保定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。④抗干擾能力：高豐度蛋白和特殊基質(zhì)會(huì)對(duì)質(zhì)譜檢測(cè)產(chǎn)生影響，需要通過前處理手段對(duì)高豐度蛋白或特殊的基質(zhì)進(jìn)行去除，以減少其對(duì)HCPs肽段在質(zhì)譜檢測(cè)時(shí)的影響。⑤真實(shí)性：樣品中除HCPs以外的物質(zhì)在質(zhì)譜分析中同樣會(huì)產(chǎn)生質(zhì)譜信號(hào)，需要去除復(fù)雜的背景噪音避免假陽性和假陰性的出現(xiàn)，建立合理標(biāo)準(zhǔn)的生信分析流程。分析流程建立過程中同樣需要建立嚴(yán)格的質(zhì)控QC標(biāo)準(zhǔn)，并通過后期不同方法進(jìn)行驗(yàn)證，確定其標(biāo)準(zhǔn)的真實(shí)性。