小奕说药 | 抗体生产过程中二硫键还原的研究及预防措施

奕安济世生物药

二硫键的基本作用

二硫键对于抗体类药物分子维持高级结构稳定性以及保持其生物学活性具有重要的作用。对于单抗分子，多对链内及链间二硫键可有效地维持其两条轻链及两条重链结构的完整性；而对于双抗、多功能抗体等创新结构分子而言，二硫键对于其能否形成正确分子结构及维持稳定性具有更为重要的作用。
根据行业技术报道，在抗体药物放大规模化生产过程中，二硫键还原的现象时有发生，从而造成质量问题甚至生产失败，因此需要我们持续关注。本文就这一问题的科学原因、影响因素和预防措施做一个精简总结。

二硫键还原的成因及影响因素

在抗体类药物生产过程中，若细胞发生裂解，则会释放出参与氧化还原反应的蛋白酶，如硫氧还蛋白还原酶（Thioredoxin reductase, TrxR）、谷胱甘肽还原酶（Gluathione reductase，GR）等，以及相关辅助分子，如NADPH等，从而引起药物分子二硫键的还原，其相关影响因素包括：
（1）细胞收获时的剪切力：当对细胞进行收获时，若剪切力过大，则会造成更多细胞裂解，从而释放更多的酶和辅助分子引起抗体分子二硫键的还原；
（2）溶氧：当细胞收获液中溶氧不够时，则无法消耗足够的NADPH，从而使其更利于二硫键的还原；
（3）pH：当pH维持在近中性时，由于NADPH更容易被氧化，因此pH接近中性的细胞收获液更容易发生抗体分子二硫键的还原；
（4）温度：当存储温度更低时，氧化还原反应速率降低，从而可减缓二硫键还原的发生。

预防二硫键还原的基本策略

根据现有经验，可以通过以下措施减少或避免抗体分子二硫键在生产过程中产生还原：
（1）通过添加抑制剂阻止相关还原酶的表达，从而避免或降低二硫键的还原，但应注意抑制剂的添加不会影响细胞生长以及目标蛋白的表达，同时，若有多种还原酶参与了二硫键的还原，则可能需要添加多种蛋白酶表达抑制剂；
（2）通过添加EDTA、金属离子等抑制相关还原酶的活性，从而避免或降低二硫键的还原，但应考虑在工艺过程中的添加时机以及如何有效去除，从而避免其对产品质量产生其他影响；
（3）通过提高溶氧、引入过氧化氢及L-胱氨酸等可与相关还原酶相互作用的分子，消耗相关还原酶，从而避免或降低二硫键的还原；
（4）通过减少细胞收获步骤的剪切力，使得相关还原酶的释放减少，从而避免或降低二硫键的还原；
（5）通过调节细胞收获液的pH以及降低细胞收获液的储存温度，从而延缓二硫键的还原，但使用该策略应注意产品分子质量不受pH和温度调节的影响。

小结

基于二硫键对维持抗体类分子构象及活性的重要性，在生产工艺过程中，应持续关注不同工艺条件对二硫键的影响。若发现二硫键产生还原现象，应积极寻找及确认相关原因，并适时调整相关工艺，从而最大程度避免上述问题。
奕安济世在大规模生产中已经应用成熟可靠的预防措施，可有效避免和解决抗体类分子二硫键非预期还原问题，保障规模化生产的工艺稳健性和产品质量稳定性。

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xqliu

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情锁·深秋

学习了，谢谢楼主提供分享。