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HTS und UHPLC-Anwendungen für monoklonale Antikörper

Time is money

Therapeutische Antikörper stellten 2010 weltweit vier der Top-5 Biopharmazeutika. Das Interesse an effizienten, kostengünstigen Lösungen für die Aufreinigung und Qualitätskontrolle von monoklonalen Antikörpern steigt, da die ersten Original­präparate den Patentschutz verlieren und entsprechende Biosimilars entwickelt werden. Der Kostendruck im Gesundheitswesen trägt zusätzlich dazu bei, Prozesse zu überprüfen und zu optimieren. Hochdurchsatzscreening und UHPLC-Methoden können hierbei einen wichtigen Beitrag leisten.

Für die chromatografische Aufreinigung von Antikörpern wurden in den letzten Jahren für die gängigen Trennmodi stationäre ­Phasen mit hohen Proteinbindekapazitäten entwickelt. Im Hochdurchsatzscreening kann die Eignung dieser Medien schnell und effi­zient getestet werden. Die entsprechenden Robotersysteme können auch zur Optimirung der Methodenparameter und der Abklärung des so genannten Design Space verwendet werden. So kann die Prozessentwicklung erheblich beschleunigt werden.

Chromatografische Reinigung von Antikörpern

Die bekannten Toyopearl Chromatografiemedien zur präparativen Aufreinigung von Biomolekülen sind natürlich auch für die üblichen Prozesse der Antikörperaufreinigung geeignet: Angefangen vom Auffangen der Antikörper aus dem Zellkulturüberstand durch Protein A-Affinitätschromatografie über die Abreicherung von Nukleinsäuren und Endotoxinen mittels Ionen­- austauscher bis hin zur Abtrennung von Aggregaten durch HIC (hydrophobe Interaktion) oder Mixed-mode-Schritte. Für alle Teilschritte sind Phasen mit besonders hohen Bindekapa­zitäten für Immunglobulin G (IgG) entwickelt worden, die nicht nur als Bulkmaterial, sondern auch als ToyoScreen RoboColumns erhältlich sind und mittels Hochdurchsatzscreening (HTS) im kleinen Maßstab getestet werden können. So bietet zum Beispiel der multimodale Kationenaustauscher Toyopearl MX-Trp-650M ­eine Bindekapazität für monoklonale Antikörper von mehr als 90mg IgG/mL und kann Antikörperaggregate wirkungsvoll vom Zielmolekül, dem IgG Monomer, abtrennen. Mit einem kombi­nierten pH- und Salzgradienten wurden auf einer FPLC-Säule (6.6 x 20mm) die besten Ergebnisse erzielt. ­Abbildung 1 zeigt die Überprüfung der gesammelten Fraktionen mittels Größen­aus­schlusschromatografie (SEC).



Abb. 1 Überprüfung des Mixed-mode-Aufreinigungsschritts durch SEC auf TSKgel G3000SWXL. Fraktionen 2–5 enthalten nur IgG-Monomer, Fraktionen 6–12 Aggregate

Qualitätskontrolle mittels UHPLC

Die Größenausschlusschromatografie ist neben HILIC zur Glykanbestimmung und Ionenaustauschchromatografie zur Überprüfung der Ladungsvarianten eine der Standardmethoden in der Qualitätskontrolle von Antikörpern. Die Analysenzeit kann hierbei durch den Einsatz der UHPLC-­Technologie deutlich reduziert werden. Eine neue Generation der kieselgelbasierten ­TSKgel-SW-Säulen wurde speziell für die UHPLC-Analyse von Antikörpern optimiert. Neben einer „HR“-Säule mit besonders hoher Auflösung über den ganzen Molekulargewichtsbereich von Fragmenten bis zu Aggre­gaten wurde eine TSKgel-SuperSW-mAb-HTP-Säule für besonders schnelle UHPLC- Trennungen konzipiert. Analysenzeiten können so mehr als halbiert werden, ohne die Auflösung zwischen Monomer und ­Dimer im Vergleich zum bisherigen Standard für diese Analytik – TSKgel G3000SWXL – wesentlich zu beeinträchtigen (Abb.2).



Abb. 2 Schnelle UHPLC-Antikörpertrennung mit TSKgel-SuperSW-mAb-HTP

Fazit

Der Einsatz neuer Technologien wie robo­tergestütztes Hochdurchsatzscreening und UHPLC-Analytik kann dazu beitragen, Effizienzsteigerungen in der Entwicklung und Produktion von Biopharmazeutika zu erreichen. Neue Formate für etablierte Prozesse und Analysen erleichtern den Transfer und die Entwicklung der eingesetzten chromatografischen Methoden.

Foto: © panthermedia.net | Sebastian Kaulitzki

Stichwörter:
Hochdurchsatzscreening, Biopharmazeutika

L&M 4 / 2013

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe L&M 4 / 2013.
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