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ADC药物纯化解决策略

发布时间:2024-07-04浏览次数: 赛分新闻

  今年4月3日,中国ADC药物研发公司普方生物以18亿美元(约合130亿元人民币)被丹麦生物技术公司Genmab收购,再一次引发业内对ADC药物的关注。2023年ADC药物市场爆发,年总销售额破百亿美元,其中5款药物跻身10亿美元俱乐部,进一步展现出ADC药物市场的火热。相比于小分子细胞毒药物,ADC具有更高的安全性和有效性,在提出“魔法子弹”的理念后,2000年第一款ADC药物(Gemtuzumab ozogamicin)上市,至今全球已有15款药物进入市场。ADC的研究已然成为近几年最火热的药物研究领域之一,百余款ADC药物处于临床研究阶段,其中据不完全统计国内已有超过17个项目处于临床后期(表1),预计未来3-5年进入收获期。ADC药物市场份额增长迅速,预计到2030年,全球市场将超600亿美元(预估信息来自Frost & Sullivan)。

表1. 国内处于临床后期的ADC项目梳理

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数据来源:药融云数据库

  抗体偶联药物(Antibody Drug Conjugate,ADC)研发的火热得益于技术的不断升级,发展至今ADC药物历经三代技术的革新,可以开发出更有效、安全而稳定的药物分子,在药效提升的同时降低药物副作用。ADC药物的结构(见图1)有三个主要关键组成部分:抗体(Antibody)、连接子(Linker)、毒素分子(Payload)。理想的ADC分子应当具有高靶向性,精准结合目标靶点,毒素分子可以从血浆中稳定通过并到达目的地(例如,癌细胞)再释放,发挥毒素分子的作用。因而这三个组成部分对药物使用效果都有至关重要的影响:抗体的靶点选择、特异性、亲和力、内化效率,可降解连接子的稳定性、不可降解连接子与小分子毒素复合物对肿瘤细胞的杀伤力、连接子与抗体的偶联方式,以及小分子毒素的选择是ADC药物开发过程中需要主要考量点。

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图1. ADC药物结构示意图

  随着抗体制备技术和偶联技术的不断进步,现阶段的ADC候选药物已经克服了一系列问题,如药物靶向性不足、药物毒性大、异质性高、连接子不稳定等。此外,药物抗体比(drug-antibody ratio,DAR)大于4的ADC存在耐受性低、体内疗效低以及血浆清除率高的问题,因此优化偶联技术,控制DAR值是目前ADC药物研究的重要方向,而位点特异性偶联(site-specific conjugation)技术是解决ADC药物关键质量属性DAR的关键。经过三代技术的革新,位点特异性偶联技术逐渐成熟,表1中总结常见集中偶联方式及其特点。此外,偶联技术整体决定可能引入的工艺相关杂质,因而偶联技术的选择与下游纯化方案息息相关,根据不同的偶联方式可推测出偶联后采用的纯化方案(表2)。

表2. 常见ADC药物偶联方式及其特点

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  常见的ADC药物生产流程及纯化工艺,根据其偶联技术及引入的杂质情况可归纳为三类,分别是无需色谱层析,常规采用UF/DF结合TFF系统使用;其二,偶联工艺中引入酶作为偶联试剂,常采用亲和加阳离子交换纯化;其三,偶联反应中因为条件变化可能导致ADC聚集,减少聚集体或其他产品相关杂质,常采用阳离子交换层析。结合不同的杂质类型推荐对应的去除策略,采用不同的层析方式,将其总结为下表(表3),文末可填写问卷信息申请试用。

表3. 偶联反应常见引入杂质及去除方法

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  ADC药物由抗体与小分子毒素偶联,其基本生产流程见图2,已上市ADC药物中均以单抗作为ADC靶向偶联抗体,毒素分子主要为细胞毒药物(已上市药物主要有微管抑制剂、DNA损伤剂为主),具有强细胞毒性,进入体内如果发生脱靶(off-target)对正常细胞有较高损伤,因而需要保证ADC药物中游离细胞毒分子控制在很低水平且保证ADC较小的脱靶情况,尽可能减小药物的毒副作用。下游纯化是保证药物质量的重要方式,对于不同的偶联方式以及产生的对应杂质,需配合合理的纯化工艺以保证终产品的质量。

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图2. ADC药物生产及纯化流程

  赛分科技推荐对于引入酶的偶联方式采用MabPurix系列亲和层析配合Monomix Mab60-SP阳离子交换的方式进行纯化;对于需去除ADC样品中的聚集体、片段以及电荷异质性杂质采用阳离子交换层析(Monomix Mab60-SP),可实现高效纯化。另一方面如需控制裸抗含量或者去除DAR值的样品可尝试采用疏水层析。

ADC药物偶联后纯化填料简介

  Monomix MC30-HIC Butyl疏水层析填料

  ADC偶联后存在不同DAR值样品具有疏水性差异,理论上可选择疏水层析介质用于纯化不同DAR样品。实际操作中,疏水层析填料需要极高的分辨率(小粒径填料)才能保证分离不同的DAR值的样品。下表为Monomix MC30-HIC Butyl疏水层析填料技术参数,可用于富集目标DAR值ADC样品。

  介质特点

  高机械稳定性,良好的耐压性能

  适中的疏水性

  高化学稳定性,可耐受pH 2-13

  高分辨率、高回收率

表4. Monomix MC30-HIC Butyl疏水层析填料技术参数

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  Monomix Mab60-SP离子交换填料

  Monomix Mab60-SP为强阳离子交换填料,具有高分辨率、高载量,对于ADC药物中裸抗以及偶联后药物的纯化均应用广泛,下表为Monomix Mab60-SP填料的技术参数。将填料保存于DMSO溶剂中一周后再测试其DBC,结果显示无显著变化(100.2%),该填料对DMSO表现出有良好的溶剂耐受性。

  介质特点

  高结合载量和极好的生物相容性

  刚性基质可耐受高压和高流速

  高分辨率、高柱效和高回收率

  易于放大

  高度亲水性表面,可忽略的非特异性吸附

  常规装柱条件下,体积变化小

表5. Monomix Mab60-SP离子交换填料技术参数

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  MabPurix A65 Excel亲和层析填料

  裸抗与毒素分子偶联方案中采用酶的情况下,多采用亲和+离子交换的方法纯化ADC药物。MabPurix A65 Excel具有高载量、高回收率,对于单抗、双抗以及ADC样品具有良好的纯化效果,表6为该填料产品技术参数。

  介质特点

  高载量,其中A65 Excel动态载量高达70 mg hlgG/mL resin

  低Protein A脱落,高HCP去除效率

  高交联度,耐压达0.3 MPa

  有效去除聚集体,降低后续纯化压力

  填料反压低,易于放大

表6. MabPurix A65 Excel亲和填料技术参数

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  *参考文献:

  [1] Matsuda Y. Current approaches for the purification of antibody–drug conjugates. J Sep Sci. 2022;45:27–37. 

  [2] Fu Z, et al. Antibody drug conjugate: the"biological missile"for targeted cancer therapy. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022(004):007.

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  如需以上填料,填写问卷信息可申请试用装测试,并可参与满意度反馈问卷抽奖活动。

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