Sản xuất protein tái tổ hợp có dược tính sinh học (phần I) pps

Sản xuất protein tái tổ
hợp có dược tính
sinh học (phần I)



Phát triển quy trình phụ thuộc
vào mục đích của sản phẩm
Một trong những thách thức trong
giai đoạn đầu của quy trình là thiết
kế các bước quy trình mạnh để thu
nhận có hiệu quả các sản phẩm
không ổn định như protein tái tổ
hợp từ các dịch lên men đ
ể đáp ứng
các tiêu chuẩn độ tinh sạch của
dược học. Chi phí vận hành của
giai đoạn này chiếm khoảng 50-
80% c
ủa tổng chi phí do đó việc tối
ưu hoá các kỹ thuật giai đoạn đầu
này là nhân tố trung tâm trong việc
thiết kế một quy trình thích hợp.
Quy trình tinh s
ạch bao gồm các kỹ
thuật lọc và sắc ký. Sự kết hợp và
thiết kế các bứơc đơn lẽ có tầm
quan trọng nhất để phát triển các
quy trình có hiệu quả kinh tế.

Trong quy trình tổng thể này, thiết
kế các kỹ thuật phải được xem xét
các khía cạnh khác như loại bỏ các
chất nhiễm trong quy trình sản
xuất, khả năng mở rộng và tự động
hoá, kh
ả năng sắp sếp sản xuất theo
một quy trình nhất định v
à các khía
cạnh về quản lý. Tại mỗi bước của
quy trình phải được tính toán và tối
ưu hoá các thông số hiệu suất, độ
tinh sạch và tính ổn định.
Việc tinh sạch protein vẫn còn là
một trở ngại trong qúa trình phát
triển quy trình, đó chính là sự cải
thiện chất nền trong phương pháp
sắc ký để đáp ứng cho các quy tr
ình
tinh sạch hiệu quả hơn.
Việc bổ sung thêm một giai đoạn
trong quá trình tinh sạch của công
ty Rentschler Biotechnologie là đưa
thêm vào một kỹ thuật mới như
tăng cường sự hấp thu của
hạt (EBA) và các chất hấp thu qua
màng. Những công nghệ này gia
tăng hiệu suất, giảm thời gian toàn
bộ quy trình, chi phí và rút ngắn
thời gian đưa ra thị trường.

Về các tiêu chuẩn tối ưu của chất
nền sắc ký là tăng hiệu suất và và
độ tinh khiết, các tiêu chuẩn này
phải đạt được tiêu chuẩn GMP và
thích hợp để sản xuất quy mô lớn.
Các nhà sản xuất có thể cung cấp
các cột tinh sạch đạt được các đặc
tính kỹ thuật để chắc chắn đạt đư
ợc
chất lượng và duy trì chất lượng
trong một thời gian dài.
Hơn nữa, các chất nền phải được
ổn định trong một khoảng pH rộng,
cho phép tái chế và làm sạch cột v
à
nên hỗ trợ số lần sử dụng. Trong
trường hợp không có ký kết hợp
đồng, nhà sản xuất không đảm bảo
s
ự sản xuất của sản phẩm trong một
vài năm.
Khi sự hấp thu cột được mở rộng,
với các kỹ thuật tinh sạch, thách
thức là thu nhận protein mục tiêu ở
trạng thái hoạt động và có hi
ệu suất
từ hàng trăm hay hàng ngàn các
protein được tìm thấy trong sinh
vật chủ cũng như nhiều thành phần
từ môi trường nuôi cấy tế bào. Các

nhà sản xuất thường giải quyết khó
khăn này thường là kết hợp nhiều
bước của các kỹ thuật và bao gồm
các bước ly tâm và lọc.
Một khi được làm sạch, protein
mục tiêu có thể được tập trung vào
các bước siêu lọc và l
ọc gel hai pha
và sau đó tinh sạch với các phương
pháp khác nhau kết hợp, thường sử
dụng là các phương pháp s
ắc ký cột
kết hợp. Tuy nhiên, g
ần đây, sự hấp
thụ qua cột được mở rộng đã sử
dụng kết hợp nhiều bước đơn khác
nhau để phân chia tế bào, lọc và cô
đặc cũng như tinh sạch sơ bộ trong
cùng một hệ thống. EBA gia tăng
hiệu suất, giảm thời gian toàn bộ
quy trình, giảm chi phí lao động,
chi phí vận hành và tiên đầu tư so
với các bước truyền thống.
Các chất hấp thu qua màng, Các
chất hấp thu qua màng là các màng
sắc ký có các nhóm chức năng để
gắn các phân tử sinh học. Chúng
không phải là các chất lỏng, mặc d
ù
cấu trúc của chúng cũng tương tự

nhau. Sự phân đư
ợc thực hiện bằng
các liên kết protein không thuận
nghịch với các ligand
Các phương pháp và buffer được
biết từ các phương pháp sắc ký lọc
gel truyền thống có thể được ứng
dụng được trực tiếp. So sánh với
các cột sắc ký truyền thống, các
hiệu quả động học chính của các
chất hấp thụ qua màng có lỗ lớn
được đối lưu với các phân tử
chuyển động được chuyển vào các
vị trí liên kết bằng sự khuyếch tán
màng nhanh bằng áp lực bơm. Sự
giới hạn khuyếch tán trong các hạt
sắc ký chủ yếu do sự khuyếch tán
yếu bởi vì các kích lỗ nhỏ có kích
thước nanometer.
Các chất hấp phụ cho phép các tốc
độ dòng chảy lớn và khả năng liên
kết cao đối với các protein. Tuy
nhiên, sự dụng các sản phẩm mới,
như các chất hấp phụ bằng màng,
cũng có thể là trở ngại cho phát
triển một quy trình. Do
đó, Công ty
Rentschler Biotechnologie đang
cùng phát triển các màng hấp phụ
qua màng m

ới với công ty Sartorius
cũng với các hãng khác.
Thiết kế một quy trình thông suốt,
đòi hỏi có sự hiểu biết sâu về các
đặc tính hoá và sinh học của sản
phẩm và các thông tin chi tiết về
các điều kiện nuôi cấy và thu nhận
(bao gồm các thành phần môi
trường, sự sống tế bào, hoạt tính
enzyme, sự ổn định sản phẩm và
virus). Số lượng sản phẩm lớn cần
dược xác định về đặc tính sản
phẩm, chất lượng và nồng độ sản
phẩm và công thức trước khi phát
triển.
Sau đó các bước tinh sạch riêng rẽ
phải được thực hiện cận thận để
loại nhiễm, khả năng tải của cột,
các tiêu chuẩn về dung dịch đệm,
hiệu suất và thời gian cho toàn bộ
quy trình, khả năng nâng cấp để
thực hiện trong một quy trình lớn
hơn. Khả năng có thể bổ sung các
bước siêu lọc, lọc hai hệ thống và
lọc qua màng nano và hiệu quả của
các bước loại bỏ virus và DNA cần
được quan tâm và tối ưu hoá.
Thiết kế một quy trình thành công
c
ũng bao gồm sự lựa chon các dung

dịch đệm thích hợp để giảm thiễu
số lượng và số lần sử dụng các
dung dịch đệm. Hơn nữa, tính ho
àn
nguyên của các chất nền của cột
phải được tính toán và tối ưu hoá.
Sự phân huỷ sản phẩm phải được
kiểm tra dư
ới các điều kiện của quy
trình và thời gian bảo quản để xác
định các bước lưu mẫu.
Mỗi bước trong quy trình tinh sạch
cần phải được tối ưu hoá theo hiệu
suất riêng phần và hiệu suất toàn b
ộ
và chất lượng sản phẩm của cách
chất trung gian trong các giai đoạn
lưu mẫu và số lượng sản phẩm lớn
phải được quản lý chặt chẽ. Quy
mô của các bước riêng rẽ trong quá
trình tinh sạch phải được điều
chỉnh theo chất lượng của các sản
phẩm dự tính thu nhận.