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精彩回放丨生物大分子结构表征及mRNA核酸药物质量控制

2022年04月26日
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4月22日,百世药学院×微谱联合推出,微谱生物制品CMC研究中心高级技术总监黄卓老师作为特邀分享嘉宾的线上专题演讲——《生物大分子结构表征及mRNA核酸药物质量控制》完满举行。

 

作为百世药学院与微谱近期的重磅合作项目,此次活动一经推出即刷爆朋友圈,全场直播参与人次达3321,并在视频回放中持续刷新数据,此刻观看人次已经达到4435

 

 

生物大分子结构表征及mRNA核酸药物质量控制

 

黄卓

微谱生物制品CMC研究中心    高级技术总监

 

曾就职于无锡药明康德、复星医药等行业龙头药企,微谱生物制品CMC研究中心的创始人之一。十多年来一直深耕于细胞基因治疗、单抗、融合蛋白、多肽类生物制品的理化分析、结构表征及杂质鉴定工作,具备百余个相关项目的CMC项目管理和IND/NDA注册申报工作经验。他还主导了多个m-RNA原液及制剂表征项目的顺利实施与申报,成功推动了Humira、BNP、Erbitux、Aflibercept、HyFc-EPO等多款生物类似药、创新药的技术研究。

 

演讲回放

 

此次演讲围绕三个主题展开:一是生物大分子的结构表征,二是工艺杂质研究,三是关于mRNA核酸药物。

一  生物大分子结构表征

 

从各国法规层面来讲,无论是中国药典20版、FDA还是ICHQ6B都对重组蛋白的结构表征都做了相关描述。主要是利用化学或生物学手段对蛋白质品的理化性质,包括一级结构、高级结构、生物活性以及纯度杂质等进行结构的确认,目的是确保产品的安全性和有效性。

 

图源:CDE《生物制品注册分类及申报资料要求》

 

以治疗用生物制品新注册分类为例,目前大致分为三类:第一类是创新型的生物制品,第二类是改良型的生物制品,第三类是境内或境外已上市生物制品

 

相较于前些年国内以fast-follow为主进行生物管线布置,自去年CDE发布了《以临床价值为导向的抗肿瘤药物临床研发指导原则》,为行业同仁开发出真正符合患者未被满足的临床需求的产品指明了方向。

 

从特性鉴定的目的和策略看,特性鉴定不仅能深度表征产品的一级结构和高级结构信息,从而对产品进行定性。在一定程度上,也能比较各批次产品间的批间一致性,从而反映出工艺的连续性和稳定性。

 

黄老师强调,特性鉴定的研究需遵循逐层递进的研究策略。以单抗为例,对它的研究可以分为几部分:一是一级结构、高级结构为主的结构序列的确证和表征;二是以分子大小异质性和电荷异质性等为主的理化性质的表征;三是免疫学特性与生物学活性的研究;另外,也包括产品生产过程中与工艺相关的杂质研究。

 

总结来说,结构表征广泛应用于克隆筛选细胞培养工艺开发纯化工艺开发制剂开发稳定性研究可比性与相似性研究等,从而确保产品的安全性、有效性与质量可控性。

 

接下来,黄老师详细介绍了关于「常规表征类项目」如精确分子量和全序列分析、序列覆盖率、质量肽图分析、N-糖糖谱分析、二硫键配对分析等以及「组蛋白电荷异质性表征研究」、「PEG重组蛋白修饰位点确认」、「甘精胰岛素二硫键错配研究」等经典案例。

 

二 、工艺杂质研究

 

工艺相关杂质指的是在杂质里面涉及到的一些宿主细胞蛋白质、宿主细胞质的脱落抗体或配基、细菌内毒素、纯化试剂/工艺步骤等添加物,如消泡剂、胰岛素、有机溶剂、抗生素、蛋白酶等。这些都是在工艺当中引入,对产品安全性可能会产生影响,因此需要用特定的手段去除或者达到可接受的标准。

 

 

随后,黄老师分享了关于「二甲基硅油残留研究」、「204消泡剂残留研究」、「泊洛沙姆残留研究」、「吐温降解研究」、「抗生素残留研究」、「蛋白残留研究」等经典案例。此外,他还提到诸如IPTG、PEI、MSX 、 EDTA、酚红、卡那霉素、聚丙二醇、吐温、β-巯基乙醇、ADC中Drug和Linker残留、核酸酶等杂质,微谱都可以为药企客户提供相应服务。

 

三 、mRNA核酸药物

 

从mRNA相关法规要求来看,国内外都有相关指导原则可以参考。其中有两个比较重要的指导原则,一个是中国在2020年颁布的《新型冠状病毒预防用mRNA疫苗药学研究技术指导原则(试行)》,第二个是最近美国颁布的《Analytical Procedures for mRNA Vaccine Quality》Draft guidelines/《mRNA疫苗分析检测指南》。

 

不同药企在mRNA核酸药物的设计方式上可能会有不同,一般有线性的,也有环状的。本次介绍主要是以线性的mRNA为主,递送系统是LNP

 

检测项目

 

mRNA原液

mRNA制剂

鉴别

mRNA测序

鉴别

mRNA测序

一般性质

外观、pH等

递送系统组分鉴别

mRNA含量

含量

检测

mRNA含量

序列完整性

加帽率

mRNA纯度

Poly A长度

递送系统组分含量

纯度

mRNA纯度

理化特性

外观、pH、粒径/PDI、装量、渗透压等

产品相关杂质

dsRNA等

纯度及工艺相关杂质

包封率

工艺相关杂质

残留蛋白酶、DNA模板残留

脂药比

溶剂残留、金属离子残留等

溶剂残留、脂质氧化/降解产物等

安全性

微生物限度

生物学活性

生物学活性、效价

细菌内毒素

安全性

异常毒性、无菌、细菌内毒素

 

随后,黄老师从Poly A tail length analysis of in vitro transcribed mRNA by LC-MS这篇文献展开,具体以加帽率polyA 尾长度分析深入分享了一些研究观点。

 


问答环节

 

随后的问答环节,吸引了众多在线行业伙伴们的积极关注与热烈互动。在此,我们为大家分享其中几个问题:

 

 

Q

消泡剂和泊络沙姆的检测具体是用ELSD还是CAD,两种检测器有什么区别?

A

对于这两种物质的检测,以上两种检测器都可以用,关键是前处理方式和色谱方式要选择合适的,并且能够满足检测的稳定性和验证标准。CAD在某些物质的检测上相比ELSD好一些,如果有条件建议用CAD进行开发。

 

Q

mRNA怎么测含量和测序?

A

关于mRNA含量,有用OD紫外法,也有用试剂盒的方法,主要看质控要求;测序的话,用常见的NGS测序仪就可以做到。

 

Q

mRNA纯度分析方法,有推荐吗?

A

常规现在用的比较多的是CE LIF检测器的方法,企业有条件也可以开发液相方法。

 

Q

MSX的检测方法能简单介绍下吗?

A

针对MSX,微谱拥有质谱法也有液相法,液相法更多采用荧光标记的方式,质谱法一般用三重四极杆进行MSX的定量。

 

Q

对于每个蛋白药物都需要做错配分析吗?

A

不一定,关键是二硫键错配对产品的安全性和质控性影响有多大。如果影响比较大,是比较关键的质量属性,有可能会需要进行研究。

 

Q

加帽和加尾还有别的方法吗?

A

我们也在开发一些别的方法,目前的LC-MS方法在质控方面难度大,不是每家企业都有这样的质控条件,如果能转录成液相法或酶标法,可能会对后期的标准设立以及方法与验证带来很大帮助。

 

Q

dsRNA怎么检测?

A

针对dsRNA的检测,我们也有对应的解决方案。一般采用酶标仪方式进行检测,有紫外法,也有荧光法,每种方法的灵敏度不太一样,荧光法的价格会比紫法偏贵一点。