CN114539416B - 一种双特异性抗体的层析纯化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种共轻链双特异性抗体的层析纯化工艺，其步骤包括：步骤1，处理层析填料，上样；步骤2，使用平衡缓冲液淋洗；步骤3，使用含有添加剂的洗脱缓冲液洗脱产品，并收集产品。本发明通过在洗脱液中使用添加剂和调节洗脱液的pH值来达到提高双特异性抗体同源二聚体的层析纯化的分离效果和合格产品回收率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种双特异性抗体的层析纯化工艺。
背景技术
随着生物药的不断发展，治疗性抗体，尤其是双特异性抗体已经成为癌症、自身免疫、炎症和各种其他疾病患者的主要选择药物。双特异性抗体(bispecific antibody，BiAb)是含有两种特异性抗原结合位点的人工抗体，能够特异性识别和结合两个不同的抗原或抗原表位，其可以在靶细胞和功能分子(细胞)之间架起桥梁，产生导向性的效应功能，将特定的免疫细胞重新定向至肿瘤细胞以增强对肿瘤的杀伤力，或者同时阻断两种不同介质/通路而发挥独特的或重叠的功能。
目前研发的抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体带有两个不同的可变区，其中一个识别结合肿瘤抗原GPC3，另一个用于结合T细胞，双特异性抗体起一个“连接臂”的作用，将T细胞召集到肿瘤部位。同时该抗体采用共同轻链的结构设计，针对两个靶点的抗体重链拥有相同的轻链，在抗体表达配对上不会导致轻重链错配出现。
虽然共同轻链双特异性抗体在成药性和生产工艺的控制上具有很大的优势，但是，因采用两个不同重链，其结构比单克隆抗体更加复杂，在制备双特异性抗体的过程中，也更易产生各种不同的同源二聚体。因此，对含有目标抗体培养物进行分离纯化是其生产过程中必不可少的步骤。但是在现有技术中，很少有关于共轻链的双特异性抗体的纯化方法的报道。
专利CN101180317B公开了通过离子交换层析纯化免疫球蛋白的方法。该层析法使用弱离子交换树脂和单步骤洗脱法纯化免疫球蛋白，并确定了免疫球蛋白从离子交换树脂单步骤洗脱的盐浓度的方法。
专利CN107922476A公开了从单特异性抗体的混合物中纯化双特异性抗体的方法，即通过多元混合式层析纯化方法，将从包含具有两条κ轻链或其部分的单特异性抗体和具有两条λ轻链或其部分的单特异性抗体的混合物中分离双特异性抗体(由单一重链和两条不同的轻链组成)。
因此，需要提供一种简单有效的纯化双特异性抗体同源二聚体的层析纯化工艺，能够提高双特异性抗体药物制备过程中去除同源二聚体的效率，为双特异性抗体药物纯化工艺提供更加可靠的选择。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种双特异性抗体的层析纯化工艺。
本发明所述的一种双特异性抗体的层析纯化工艺，包括以下步骤：
步骤1，处理层析填料，上样；
步骤2，使用平衡缓冲液淋洗；
步骤3，使用含有添加剂的洗脱缓冲液洗脱产品，并收集产品。
进一步地，所述双特异性抗体为抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体。
进一步地，所述步骤1的具体操作方法为：
1a，层析填料装柱，用3-50倍柱体积的平衡缓冲液冲洗层析柱；
1b，用2-4倍柱体积的1M NaOH溶液进行层析柱消毒；
1c，用3-6倍柱体积的平衡缓冲液冲洗层析柱；
1d，上样，保留时间5±1min。
进一步地，所述层析填料选自Capto MMC、Diamond SP Mustang或Capto SImpAct。
进一步地，所述洗脱缓冲液包含洗脱缓冲液A和洗脱缓冲液B；所述洗脱缓冲液A由柠檬酸钠、磷酸二氢钠和三羟甲基氨基甲烷(Tris)组成；所述洗脱缓冲液B由柠檬酸钠、磷酸二氢钠和三羟甲基氨基甲烷组成。
进一步地，所述洗脱缓冲液通过所述洗脱产品时产生线性pH梯度。
进一步地，所述洗脱缓冲液A的pH范围为4.0-6.0，所述洗脱缓冲液B的pH范围为9.0-11.0。
进一步地，所述洗脱缓冲液A的pH范围为4.5-5.5，所述洗脱缓冲液B的pH范围为9.5-10.5。
进一步地，所述洗脱缓冲液还含有添加剂。
进一步地，所述添加剂为醇、糖或氨基酸。
进一步地，所述氨基酸为精氨酸、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸或酪氨酸。
进一步地，所述添加剂的摩尔浓度为1-100mM；优选地，所述添加剂的摩尔浓度为2-50mM；更优选地，所述添加剂的摩尔浓度为5-40mM；进一步优选地，所述添加剂的摩尔浓度为10-30mM。
进一步地，所述步骤2的平衡缓冲液为3-6倍柱体积。
进一步地，所述平衡缓冲液为柠檬酸钠、磷酸二氢钠和三羟甲基氨基甲烷，pH5.0。
进一步地，所述步骤3的洗脱缓冲液为10-100倍的柱体积。
因此，本发明涉及以下实施方案：
1.一种双特异性抗体的层析纯化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，处理层析填料，上样；
步骤2，使用平衡缓冲液淋洗；
步骤3，使用含有添加剂的洗脱缓冲液洗脱产品，并收集产品。
2.根据权利要求1所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述双特异性抗体为抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体。
3.根据权利要求1或2所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述步骤1的具体操作方法为：
1a，层析填料装柱，用3-50倍柱体积的平衡缓冲液冲洗层析柱；
1b，用2-4倍柱体积的1M NaOH溶液进行层析柱消毒；
1c，用3-6倍柱体积的平衡缓冲液冲洗层析柱；
1d，上样，保留时间5±1min。
4.根据权利要求1-3所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述层析填料选自CaptoMMC、Diamond SP Mustang或Capto S ImpAct。
5.根据权利要求1-4所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述洗脱缓冲液包含洗脱缓冲液A和洗脱缓冲液B；所述洗脱缓冲液A由柠檬酸钠、磷酸二氢钠和三羟甲基氨基甲烷组成；所述洗脱缓冲液B由柠檬酸钠、磷酸二氢钠和三羟甲基氨基甲烷组成。
6.根据权利要求5所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述洗脱缓冲液通过所述洗脱产品时产生线性pH梯度。
7.根据权利要求5或6所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述洗脱缓冲液A的pH范围为4.0-6.0，所述洗脱缓冲液B的pH范围为9.0-11.0。
8.根据权利要求5或6所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述洗脱缓冲液A的pH范围为4.5-5.5，所述洗脱缓冲液B的pH范围为9.5-10.5。
9.根据权利要求1-8所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述洗脱缓冲液还含有添加剂。
10.根据权利要求9所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述添加剂为醇、糖或氨基酸。
11.根据权利要求10所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述氨基酸为精氨酸、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸或酪氨酸。
12.根据权利要求10所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述添加剂的摩尔浓度为1-100mM；优选地，所述添加剂的摩尔浓度为2-50mM；更优选地，所述添加剂的摩尔浓度为5-40mM；进一步优选地，所述添加剂的摩尔浓度为10-30mM。
13.根据权利要求1或2所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述步骤2的平衡缓冲液为3-6倍柱体积。
14.根据权利要求1或2所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述平衡缓冲液为柠檬酸钠、磷酸二氢钠和三羟甲基氨基甲烷，pH5.0。
15.根据权利要求1所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述步骤3的洗脱缓冲液为10-100倍的柱体积。
术语
“共同轻链”或“共轻链”指含有轻链可变区的多肽，所述轻链可变区能够稳定且独立地与至少两种不同的重链多肽配对且由此在各独立的情况下生成包含每种重链多肽的重链可变区及轻链可变区的抗原结合结构域。因此，两个拷贝的共同轻链各自能够与第一重链多肽和第二重链多肽稳定地配对，以使得双特异性抗体呈天然形式，如IgG同种型形式，如IgG1形式、IgG2形式、IgG3形式和/或IgG4形式，其中对两种不同抗原具有特异性。
“同源二聚体”是指包含两个相同的具有两种抗原特异性中的一种的重链，在某些实施例中，指抗GPC3的特异性抗体，或者指抗CD3的特异性抗体。
“氨基酸”以三字母或单字母代码命名，如下所示：丙氨酸(Ala，A)、精氨酸(Arg，R)、天冬酰胺(Asn，N)、天冬氨酸(Asp，D)、半胱氨酸(Cys，C)、谷氨酰胺(Gln，Q)、谷氨酸(Glu，E)、甘氨酸(Gly，G)、组氨酸(His，H)、异亮氨酸(Ile，I)、亮氨酸(Leu，L)、赖氨酸(Lys，K)、甲硫氨酸(Met，M)、苯丙氨酸(Phe，F)、脯氨酸(Pro，P)、丝氨酸(Ser，S)、苏氨酸(Thr，T)、色氨酸(Trp，W)、酪氨酸(Tyr，Y)和缬氨酸(Val，V)。
“缓冲液”是通过它的酸-碱共轭物组分的作用而抵抗pH的变化的缓冲溶液。
“平衡缓冲液”在本文中是用于准备层析固相的缓冲液。
“洗脱缓冲液”用于从层析基质洗脱蛋白，即将目标蛋白从固相上洗脱下来。洗脱缓冲液的电导率和/或pH能使目标蛋白从离子交换树脂上洗脱下来。
“线性洗脱”是指这样的方法，例如在某些实施例中，在整个洗脱过程中，洗脱缓冲液A和洗脱缓冲液B的总体积不变，洗脱缓冲液B的体积分数跟时间呈线性关系，即洗脱缓冲液B的体积随着时间的延长呈线性增加。
“盐”是通过酸和碱的相互作用而形成的化合物。
本发明的有益效果
本发明提供了一种新的且简单有效去除双特异性抗体同源二聚体的层析纯化工艺，能够提高双特异性抗体药物制备过程中去除同源二聚体的效率，为双特异性抗体药物纯化工艺提供更加可靠的选择。
具体实施方式
以下结合具体的实施例详细说明本发明的内容，但这些实施例并非限制本发明的范围。本发明未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。
实施例1抗体的制备
从液氮中取出105-102-7号细胞株，37℃水浴快速融化，将细胞转移至摇瓶中培养，细胞接种密度为0.4～1.2×106个细胞/ml。
细胞在摇瓶中进行扩增培养，每2天传代一次。根据培养体积更换不同规格摇瓶，摇床参数为37℃、5％CO2、115rpm。当最终细胞密度达3～6×106个细胞/ml，细胞活力大于90％，转移至发酵罐中培养。
发酵罐的接种密度为0.8～1.2×106个细胞/ml，温度37℃，转速180～250rpm，pH6.8～7.2、溶氧(pO2)50％。当细胞密度≥10×106个细胞/ml时，将培养温度降为32℃。为了使细胞有足够的营养维持其较高活率并产生目的蛋白，在培养第4、6、8、10天均补初始培养体积3％补料培养基。为避免葡萄糖含量过低对细胞活率产生明显影响，向反应器中补加30％(m/v)葡萄糖溶液，使培养液中葡萄糖含量维持在4g/L。待细胞活率下降至80％左右时，收获细胞发酵液。
将收获的发酵液8000～12000rpm离心30分钟，0.45um滤膜过滤后进行蛋白A亲和层析(博格隆AT ProteinA)得到抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体(同源二聚体杂质15％左右)。
实施例2洗脱缓冲液中加入盐和不同的添加剂
通过在洗脱缓冲溶液中添加盐不同添加剂来考察盐和添加剂对抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体中同源二聚体的纯化效果。
层析条件：
填料：Diamond SP Mustang
柱体积：6.18ml
流速：1.2ml/min
样品：抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体，同源二聚体杂质15％左右
平衡缓冲液：50mM NaAc-HAc，pH5.0
洗脱缓冲液A：50mM NaAc-HAc，pH5.0
洗脱缓冲液B：50mM NaAc-HAc，1M NaCl，pH5.0
用抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体(同源二聚体杂质15％左右)进行上样，在上样步骤后用3倍柱体积的平衡缓冲液以1.2ml/min的流速洗涤柱子。用线性洗脱法洗脱抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体中同源二聚体，其中使流动相中的pH值保持恒定。方案1和方案3中使洗脱缓冲液B的体积分数由5％线性升至50％，方案2中使洗脱缓冲液B的体积分数由0％线性升至50％。
分管收集洗脱样品测定纯度，纯度≥98％的产品为合格样品，计算合格样品的回收率，结果如表1所示。
表1使用不同添加剂的纯化结果
由结果可知，当在洗脱缓冲液中只添加NaCl，而未使用添加剂时，对目标产品和同源二聚体进行纯化，无分离效果；当添加剂使用乙醇和蔗糖时，有分离效果，但是回收率比较低；当添加剂使用L-Arg时，不但分离效果比较好，目标产品的纯度高，而且回收率也比未使用添加剂时高。
实施例3 pH线性洗脱
通过在添加有NaCl的洗脱缓冲溶液中添加不同的添加剂，来考察添加剂对抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体中同源二聚体的纯化效果的影响。
层析条件：
柱体积：6.18ml
流速：1.2ml/min
样品：抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体，同源二聚体杂质15％左右
平衡缓冲液：20mM柠檬酸钠，20mM NaH2PO4，20mM Tris
洗脱缓冲液A：20mM柠檬酸钠，20mM NaH2PO4，20mM Tris
洗脱缓冲液B：20mM柠檬酸钠，20mM NaH2PO4，20mM Tris
用抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体(同源二聚体杂质15％左右)进行上样，在上样步骤后用3倍柱体积的平衡缓冲液以1.2ml/min的流速洗涤柱子。用线性pH洗脱法洗脱抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体中同源二聚体，洗脱缓冲液B的体积分数由0％线性升至100％。方案5未添加添加剂，方案6、方案7、方案8和方案9使用的添加剂为20mM甘氨酸。
分管收集洗脱样品测定纯度，纯度≥98％的产品为合格样品，计算合格样品的回收率，结果如表2所示。
表2使用添加剂的线性梯度法的纯化结果
由结果可知，用线性pH洗脱法洗脱抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体中同源二聚体时，当未使用添加剂时，对目标产品和同源二聚体进行纯化，分离效果比较好，但是回收率比较低；当使用20mM甘氨酸时，不但分离效果好，而且合格产品的回收率也有了很大的提高。跟实施例1中未调节pH值的方案相比，实施例2中的方案通过pH线性梯度变化，其分离效果更好，回收率也更高。
应当说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明的范围，凡在本发明的精神和原则之内所作出的任何修改、等同的替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种双特异性抗体的层析纯化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，处理层析填料，上样；
步骤2，使用平衡缓冲液淋洗；所述平衡缓冲液为：20mM柠檬酸钠，20mM NaH2PO4，20mMTris；
步骤3，使用含有添加剂的洗脱缓冲液洗脱产品，并收集产品；
所述双特异性抗体为抗GPC3和抗CD3的双特异性抗体；所述洗脱缓冲液包含洗脱缓冲液A和洗脱缓冲液B；所述洗脱缓冲液A由20mM柠檬酸钠、20mM磷酸二氢钠和20mM三羟甲基氨基甲烷组成，pH为5.0；所述洗脱缓冲液B由20mM柠檬酸钠、20mM磷酸二氢钠和20mM三羟甲基氨基甲烷组成，pH为10.0；所述添加剂为20mM甘氨酸；层析条件：柱体积：6.18mL；流速：1.2mL/min；
所述洗脱缓冲液通过所述洗脱产品时产生线性pH梯度。
2.根据权利要求1所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述步骤1的具体操作方法为：
1a，层析填料装柱，用3-50倍柱体积的平衡缓冲液冲洗层析柱；
1b，用2-4倍柱体积的1M NaOH溶液进行层析柱消毒；
1c，用3-6倍柱体积的平衡缓冲液冲洗层析柱；
1d，上样，保留时间5±1min。
3.根据权利要求1所述的层析纯化工艺，其特征在于，所述层析填料选自Capto MMC、Diamond SP Mustang或Capto S ImpAct。
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