单抗的可开发性评估

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药物开发阶段需要使用各种筛选方法来评估候选分子相关的可开发性风险,尤其是生物药的早期评估,可以更全面地评估可能影响药物产品稳定的因素,从而节省时间和成本。在实际操作中,大多数公司通过筛选类药性(DLP)来进行可开发性评估,包括药物的结构、物理、化学和生物学特性,这些特性也是选择最终候选分子的部分标准。

表1总结了部分可开发性评估的研究报道。

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这篇文献对4个IgG1抗体进行了成药性评估,他们使用了一系列分析工具来评估分子特性、构象稳定性、胶体稳定性和短期储存稳定性。

结果

从计算机序列分析和计算建模开始,以预测潜在的分子liabilities和溶液行为;然后是抗体的各种生物物理性质,包括构象和胶体特性。表2总结了抗体化学降解的热点分析、分子特性、DSC、DLS、SLS和粘度结果。

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首先分析了四种候选mAb的不同Fv结构域AA序列,以确定脱酰胺、异构化、氧化或化学降解的常见降解基序见(表2)。同时将抗体Fv区域进行同源模建,并计算出表面的电荷分布,mAb-1、mAb-3和mAb-4的电荷分布比较均一,mAb-2的轻链分布了更多的负电荷,同时可见mAb-2的等电点也比较低。从这些结果来判断mAb-2的胶体稳定性可能不会太好。

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抗体的热稳定性以及聚集倾向结果见表2以及下图,4个抗体都表现出较高的热稳定性,其中mAb1和mAb-2的Tagg是最低的。

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除了mAb-2样品在浓度为80 mg/mL于5°C下储存时显示出沉淀,其余抗体均可以浓缩至>100 mg/ml;50 mg/ml的抗体浓度在室温下所有抗体的粘度并未显示出异常(见表2)。

接下来检测了抗体的胶体特性,分别使用SLS和DLS测量B22和Z-avg size来评估蛋白质-蛋白质相互作用。mAb-2的B22值最低,可能分子间的斥力最小,其余抗体的B22值基本处于正常的范围内。同时DLS测得的平均粒径也显示mAb-2比其余抗体更高。

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通过以上计算结果以及测的的数值均显示mAb-2可能不太适合CMC开发。

抗体在-80°C、5°C、25°C和40°C时的稳定性表现。虽然能看到随着温度上升聚集体也有所提高但是所有抗体的聚集风险都比较低;所有条件下4个抗体的平均粒径也基本没有改变;抗体的片段化的比率也低于1%,在其余温度下抗体的片段基本没有增加;所有抗体主要的改变是酸峰的增加,除此之外mAb-2的碱峰也有所增加。根据前面序列liability的分析结果,mAb-2序列中存在脱酰胺以及异构化的风险,从而导致mAb-2更容易出现电荷异构体。

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总体而言,虽然从实验中观察到四种mAb的化学降解趋势存在差异,但在以上的储存条件下均表现出合理的稳定性。观察到的降解程度被认为对于CMC操作包括生产,存储和温度偏移管理是可以接受的。

最后使用雷达图将抗体的稳定性表现进行了可视化,用来对比不同的抗体在CMC开发中的挑战。高 AUR 代表较差的类药性(DLP),因此与较高的CMC开发风险相关。四种候选药物的AUR排名顺序如下:mAb-2>mAb-4>mAb-3>mAb-1。基于该分析,mAb-2和mAb-1分别被确定为CMC开发风险最高和最低的候选药物。(雷达图用来给候选分子打分是比较不错的方法,一般基于具体问题具体分析,而建立一个通用的标准是不实际的)

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溶液pH值对mAb-2胶体特性的影响,蛋白质-蛋白质相互作用会引起蛋白质聚集、粘度、溶解度和相分离从而影响CMC可开发性。在没有赋形剂的情况下,将mAb-2以50 mg/ml的浓度置换在组氨酸缓冲液中的pH范围为5.0-6.0,并将样品储存在2°C,pH<6.5时可以明显看到沉淀,通过浓度测试发生沉淀的样品浓度均小于20mg/ml,其余样品未发生改变。

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结论

这篇文献评价了四个mAb候选药物的可开发性并进一步评估了CMC开发风险。这其中mAb-2的可开发性风险比较大,而其他三种mAb则被认为可以进入工艺开发。这案例使用的评估方法比较适用于传统单抗的筛选,特别是胶体稳定性。

参考文献

  1. Developability assessment for monoclonal antibody drug candidates: a case study