Monoklonala antikroppar representerar det största och snabbast växande segmentet av internationell biopharma. Även om dessa terapeutiska medel är en välsignelse för global hälsovård, Produktivitetsbegränsningar utgör en allvarlig utmaning för tillverkare som vill göra tillräckliga mängder för terapeutiska tillämpningar. Nu, A*STAR-forskare har utvecklat en högkapacitetsmetod för att rena monoklonala antikroppar som använder magnetiska nanopartiklar och som även introducerar nya driftsförhållanden.

För närvarande, terapeutiska antikroppar renas i allmänhet genom en teknik som kallas protein A affinitetskromatografi. Processen ger en hög reningsfaktor – vanligtvis 99 procent – ​​men den är långsam, skapar därmed en allvarlig produktivitetsflaskhals. Processen hindras till stor del av den låga kapaciteten hos protein A, som binder monoklonala antikroppar med en genomsnittlig hastighet av 50 gram per liter protein A-kromatografimedium. Den övergripande reningsprocessen kräver att orenade antikroppar passerar genom kolonner packade med media i flera cykler som kan ta upp till en vecka.

En forskargrupp ledd av Pete Gagnon och medarbetare från A*STAR Bioprocessing Technology Institute i Singapore har utvecklat en alternativ metod med 1, 000 gånger kapaciteten hos protein A. Tekniken innebär användning av polyetylenglykol, vilket gör att antikropparna avsätts på ytan av stärkelsebelagda magnetiska nanopartiklar (se bild). Partiklarna samlas i ett magnetfält, ej avsatta föroreningar tvättas bort och de renade antikropparna återvinns genom att polyetylenglykolen avlägsnas.

"Den höga kapaciteten hos vår nanopartikelmetod gör den mycket snabbare än kolonnkromatografi, " förklarar Gagnon. "Istället för läkemedelsindustrins norm på fem till åtta cykler, den nya processen kräver bara en cykel, som bara tar några timmar." Denna minskning ökar dramatiskt produktiviteten hos det nya tillvägagångssättet jämfört med traditionella metoder.

Den nya metoden krävde också att forskargruppen utvecklade nya driftsförhållanden. Polyetylenglykol har använts i årtionden för att bearbeta antikroppar, men den har aldrig uppnått den renhetsnivå som behövs för klinisk terapi. Teamet upptäckte att genom att höja saltkoncentrationen, de kan minska föroreningsnivåerna från cirka 250, 000 delar per miljon till 500:samma nivå uppnås av protein A. Ett enda efterföljande poleringssteg med användning av en multimodal kromatografikolonn renade antikropparna ytterligare till kliniska kvalitetsstandarder.

Gagnon noterar den stora potentialen för antagande av den nya tekniken av industrin. Förutom att lösa det långvariga problemet med produktivitet för monoklonala antikroppar, nanopartikelmetoden kan tillämpas på många andra terapeutiska proteiner och även på virala vacciner.