疏水性电荷诱导扩张床吸附分离免疫球蛋白IgY

结合疏水性电荷诱导色谱和扩张床吸附两项新型生物分离技术,开发了一个高效分离禽类血液免疫球蛋白IgY的新过程。以2-巯基-1-甲基咪唑（MMI）为疏水性电荷诱导配基,偶联于琼脂糖扩张床吸附基质上,制备出疏水性电荷诱导扩张床吸附剂S-MMI。结果表明,S-MMI具有较高的配基密度,约105 mmol·g^-1,pH7时IgY饱和吸附容量达71.26 mg·（ml介质）^-1,扩张床内可形成稳定的分级分布,床层稳定。选用经辛酸沉淀预处理后鸡血浆为料液,通过固定床色谱确定了上样和洗脱条件,比较了扩张床中不同膨胀率的影响,优化了分离条件,实现了扩张床吸附分离鸡血IgY,纯度达到98.9%,收率为80.5%。结果表明,疏水性电荷诱导色谱结合扩张床吸附,可以实现免疫球蛋白的高效分离,为禽类血液蛋白综合利用提供了新方法     

疏水性电荷诱导层析——原理、性能及其应用

介绍了疏水性电荷诱导层析(hydrophobic charge induction chromatography,HCIC)的原理及特点:其功能基团结合了疏水作用和静电相互作用,是一种混合型的双模式层析方法。由于HCIC在蛋白质(特别是抗体)的分离纯化中表现出操作简便、选择性较好等优点,受到了学术界和工业界的关注。对HCIC的技术原理、发展历程、层析行为以及应用现状等进行综述,以期对HCIC的深入研究和应用开发提供指导。     

疏水性电荷诱导层析纯化免疫球蛋白IgY

利用疏水性电荷诱导层析（HCIC）从鸡血中分离免疫球蛋白IgY。采用经辛酸预处理后的血浆上清液作为原料,直接用HCIC分离纯化IgY。考察了两种HCIC介质,市售介质MEP HyperCel和实验室自制介质Bestarose DVS MMI,优化了上样pH、洗脱pH和上样量等条件。研究发现,以2 巯基 1 甲基咪唑为配基的Bestarose DVS MMI介质优于MEP HyperCel介质,前者分离IgY的纯度和收率较高,HPLC分析IgY纯度可达92%以上,收率约95%。通过配基结构比较和表面电势分析,探讨了HCIC分离IgY的机制。结果表明,采用HCIC可以实现IgY的高效分离,为从血液中分离免疫球蛋白提供了新方法。     

高效疏水电荷诱导色谱介质的基团修饰及其色谱行为的初步研究

以粒径10μm、孔径300球形硅胶为载体,以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为中间偶联剂,将4-巯基吡啶键合至硅胶上,制备了高效疏水电荷诱导色谱介质。通过单因素实验,探讨了反应温度、反应时间、KH-560的浓度对活化密度的影响,结果表明,在反应温度为75℃,反应时间为10 h条件下,KH-560的利用率大,可获得较宽范围的活化密度,此外还考察了缓冲液pH、反应温度、反应时间、4-巯基吡啶浓度对偶联密度的影响。结果表明,在pH=7.5的缓冲液,反应温度40℃,反应时间6 h下,4-巯基吡啶利用率高,通过控制4-巯基吡啶的浓度,可获得较宽范围的配基密度。最后,于高效液相色谱条件下,通过等度洗脱,考察了流动相pH对牛血清蛋白和溶菌酶保留因子的影响。并通过梯度洗脱,分离了不同等电点的牛血清蛋白和溶菌酶,验证了该介质的高效疏水电荷诱导色谱行为。     

三种混合模式色谱填料色谱性能的比较

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为中间活化剂,将3-氨基吡啶、2-巯基苯并咪唑和2-巯基-1-甲基咪唑3种杂环配基键合到粒径为5 μm、孔径为30 nm的球形硅胶上,制备3种高效疏水电荷诱导色谱填料。利用溶菌酶、牛血清白蛋白和免疫球蛋白G作为模型蛋白,考察其在3种不同配基色谱柱上的保留行为和分离行为。比较了3种不同性质的模型蛋白在不同色谱柱上的色谱性能的异同。发现以2-巯基-1-甲基咪唑为配基的色谱柱具有良好的pH控制色谱行为和良好的分离性能,初步验证了高效疏水电荷诱导色谱的分离模式及潜在应用。     

人用重组单克隆抗体电荷异质性的研究进展

人用重组单克隆抗体是一种具有复杂的翻译后修饰的生物大分子,其微观不均一性导致单克隆抗体药物并不是单一纯净的物质,而是多种产品相关物质的混合物,因此,对这些产品相关的变体及其降解方式的进一步研究尤为重要。几乎所有变体均能导致抗体表面电荷分布的差异,电荷变量因此成为监测抗体降解最灵敏的方式,也是对产品质量一致性分析的一项重要参考标准。本文对几种主要电荷变体的成因、检测方法及其对产品有效性影响的研究进展作一综述。     

抗EGF单克隆抗体表面电荷不均一性的分析

优化了离子交换色谱法分析抗表皮生长因子(Epidermal growth factor,EGF)单克隆抗体表面电荷不均一性的条件,分析糖基化对单克隆抗体表面电荷不均一性分布的影响。应用凝胶等电聚焦电泳方法测定单克隆抗体电荷不均一性组分等电点分布范围,再优化离子交换色谱法分析抗EGF单克隆抗体表面电荷不均一的条件,包括色谱柱、流动相pH、梯度及柱温,选择最佳的分析条件分析糖基化对单克隆抗体的电荷不均一性分布的影响。凝胶等电聚焦电泳方法分析抗EGF单克隆抗体电荷不均一性组分等电点分布范围在8.0～8.6范围内,离子交换色谱法分析表面电荷不均一性的最佳条件:TSK-gel CM-STAT离子交换色谱柱、流动相pH 6.0、合适的起始梯度及梯度陡度有利于电荷不均一性各组分的分离,柱温为40℃;去除糖基化的单克隆抗体分布在酸性区的表面电荷不均一组分相对含量增加。合适的分析条件能够使单克隆抗体表面电荷不均一性各组分在离子交换色谱柱上得到最佳分离及获得较高灵敏度,单克隆抗体的糖基化修饰使表面电荷不均一性向碱性区发生偏移。     

重组人源化抗人类表皮生长因子受体2单克隆抗体酸性电荷异构体质量评价

目的比较抗人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)单克隆抗体酸性电荷异构体、原液及纯化工艺中阳离子交换层析预洗脱杂质质量差异,为细胞培养工艺研究和纯化工艺参数的调整提供参考。方法采用体积排阻色谱法(size exclusion chromatography,SEC)检测供试品单体、聚体和残体含量;非还原/还原毛细管电泳-十二烷基磺酸钠(capillary electrophoresis-sodium dodecyl sulfate,CE-SDS)法检测供试品电泳纯度;弱阳离子交换色谱法(weak cation exchange chromatography,CEX)检测供试品电荷异构体分布;毛细管等电聚焦(capillary iso-electric focusing,c IEF)法测定供试品等电点;细胞增殖抑制法测定供试品生物学活性。结果 SEC检测结果显示,预洗脱杂质、酸性异构体和原液的单体含量分别为54.44%、99.08%和99.80%,残体含量分别为44.33%、0.61%和0。非还原CE-SDS结果显示,预洗脱杂质、酸性异构体和原液的主峰含量分别为53.93%、90.83%和95.83%,小分子杂质含量分别为46.07%、9.17%和4.17%;还原CE-SDS结果显示,预洗脱杂质、酸性异构体和原液的轻、重链百分含量分别为78.00%、96.80%和98.85%。CEX检测结果显示,预洗脱杂质、酸性异构体和原液的主峰含量分别为2.60%、16.77%和66.46%,酸性峰含量分别为97.40%、82.53%和25.92%。c IEF检测结果显示,预洗脱杂质、酸性异构体和原液的主峰含量分别为3.21%、18.17%和33.20%,酸性峰含量分别为94.21%、80.18%和64.38%,p I范围分别为6.40~8.85、7.69~8.69和7.94~8.69。生物活性测定结果显示,预洗脱杂质、酸性异构体和原液的比活性分别为0.45×10~4、1.02×10~4和0.94×10~(4 )U/mg。结论 HER2单克隆抗体酸性组分大部分由于单克隆抗体片段化造成;酸性电荷异构体的存在对HER2单克隆抗体的活性影响并不显著。     

一种单克隆抗体的电荷异质体分析

目的对抗程序性死亡受体-1(programmed death-1,PD-1)单克隆抗体的电荷异质体进行结构鉴别及生物学功能分析。方法通过检测抗PD-1单克隆抗体经专一性蛋白酶(唾液酸酶及羧肽酶)酶切前后的变化,初步确认电荷异质体的种类。采用阳离子交换色谱对电荷异质体进行分离和收集,经联用液相色谱-质谱(LC-MS)法分析电荷异质体各组分的组成;通过抑制抗原与配体相互作用影响NFAT荧光素酶报告基因表达的方法确定电荷异质体的生物学功能。结果碱性异质体含量较少,主要变化为重链N-末端谷氨酰胺未环化;酸性异质体主要变化为重链N383脱氨化和糖链末端唾液酸化。各异质体的生物学活性为89%~102%。结论抗PD-1单克隆抗体电荷异质体大部分修饰位点均远离互补决定区(complementary determining region,CDR),且在体外生物学活性方面差异较小。     

抗EGFR单克隆抗体稳定性的影响因素研究

探讨了影响单克隆抗体稳定性的物理和化学因素。蛋白质浓度影响抗体稳定性,蛋白质浓度增加到一定值时,聚集体和降解片段含量都会增加,样品中高含量的聚集体会进一步促进抗体聚集。制剂p H影响抗体的稳定性,组氨酸缓冲液更有利于保持抗EGFR单克隆抗体制剂稳定性。制剂中聚山梨醇酯20可有效抑制聚集。结果表明:抗EGFR单克隆抗体稳定性的影响因素有蛋白质浓度、样品纯度、环境温度、缓冲液类型、溶液离子强度、溶液p H、表面活性剂。     

Experimental and in silico studies on three hydrophobic charge-induction adsorbents for porcine immunoglobulin purification

Three hydrophobic charge-induction adsorbents with functional ligands of 4-mercapto-ethyl-pyridine, 2-mercapto-methyl-imidazole or 2-mercapto-benzimidazole were evaluated in the purification of porcine immunoglobulin from porcine blood. Adsorption isotherms were studied under different pH conditions. The adsorbent with 2-mercapto-methyl-imidazole as the ligand showed reasonable adsorption capacity(43.60 mg·g~(-1)gel)with great selectivity and it also showed the best elution performance in chromatographic studies. A multi-pH step elution process was proposed for the 2-mercapto-methyl-imidazole adsorbent, and the results showed that high immunoglobulin purity(94.3%) and a yield of 9.8 mg·(ml plasma)~(-1) could be achieved under the optimal condition of loading(pH 5.0)–pre-elution(pH 7.0)–elution(pH 3.8). Moreover, molecular simulation was employed to help in analyzing the binding mechanism between the ligands and immunoglobulin, and the results showed that both 2-mercapto-benzimidazole and 2-mercapto-methyl-imidazole ligands were docked on the same pocket(around TYR319 and LEU309) of the Fc fragment of immunoglobulin, with 2-mercaptobenzimidazole showing stronger binding interactions.     

一种新的生物分离方法——混合模式吸附层析

混合模式吸附层析是一种新型的生物分离方法,其功能配基兼有两种或两种以上的作用模式,主要为静电和疏水相互作用。在低盐和高盐条件下,都可以实现对目标物的有效吸附,具有明显的耐盐吸附的特性,可避免对料液的额外预处理,从而提高分离效率,减少分离成本,已获得一定的应用。本文对混合模式吸附技术的发展历程、类型及应用现状等进行综述,以推动该技术的发展和进一步应用。     

Separation of monoclonal IgM antibodies using tangential flow ultrafiltration

Experimental results are presented for the separation of monoclonal IgM antibodies from hybridoma cell cultures using tangential flow ultrafiltration with total recycle of the retentate. IgM antibodies are pentameric immunoglobulin molecules with a molar mass of 900 kDa and a tip-to-tip distance of 38 nm. The major impurity (foulant) in the supernatant sample was albumin, whose molar mass and diameter are 67 kDa and 7 nm, respectively. The antibody (product) recovery rate, variations in the permeation velocity and the time for a 90%-reduction in feed volume were investigated using 100 and 300 kDa NMWCO membranes at three transmembrane pressures and two tangential velocities. A model is also presented, in which the ultrafiltration process is divided into two regimes: the surface fouling regime (characterized by the adsorption of antibody molecules on the membrane surface) and the internal fouling regime (characterized by pore-blockage due to deposition of foulant protein molecules). Approximately 16% of the effective membrane area was blocked in the surface fouling regime. The model predictions are in satisfactory agreement with the experimental results.     

抗体药物分离纯化中的层析技术及进展

抗体,特别是单克隆抗体是一类重要的生物技术药物,具有巨大的市场前景。目前抗体药物生产的瓶颈已由抗体表达转移到抗体的分离纯化中,其中层析是最关键的技术。典型的抗体纯化过程首先通过蛋白A亲和层析对抗体进行捕获,然后进一步精制,主要方法包括离子交换层析、疏水相互作用层析以及羟基磷灰石层析等,这些传统的层析方法不可避免存在一定的局限性。为此,研究者致力于开发合适的新方法,如疏水性电荷诱导层析和短肽仿生层析等,很好地弥补了传统层析方法的不足。本文根据近年来国内外在单抗药物分离纯化方面所取得的研究进展,着重介绍了在单抗分离纯化中的常用的层析技术及研究进展。     

脱氧雪腐镰刀菌烯醇免疫分析核心试剂特异性单克隆抗体的研制与特性研究

采用1,1’-羰基二咪唑(CDI)活化法成功将脱氧雪腐镰刀菌烯醇分子上C-3和C-15位羟基与载体蛋白赖氨酸的氨基共价偶联得到免疫原DON-BSA和包被原DON-OVA,并用三硝基苯磺酸法对合成结果进行鉴定。以人工抗原免疫Balb/c小鼠,取小鼠脾细胞与SP2/O鼠骨髓瘤细胞融合,经筛选和多次亚克隆,得到了1株能稳定分泌脱氧雪腐镰刀菌烯醇抗体的单克隆细胞株1D5,并制备单克隆抗体腹水。经检测该抗体亚型为IgG1,亲和力常数Ka为8.33×107L/mol,交叉反应的试验结果显示该抗体与其他真菌毒素无交叉反应率,稳定性良好,为粮油食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇免疫快速检测技术建立及产品研发提供了关键试剂材料。     

Hydrophobic charge-induction chromatographic resin with 5-aminobenzimidazol ligand: Effects of ligand density on protein adsorption

Hydrophobic charge-induction chromatography (HCIC) is a highly promising technology for antibody separation. HCIC resins ABI-B-6FF were prepared with 5-aminobenzimidazole (ABI) as the functional ligand. The effects of ligand density on the adsorption of human immunoglobulin G (hIgG) and bovine serum albumin were focused. It was found that the adsorption capacity and dynamic binding capacity (DBC) were improved with the increase of ligand density. The adsorption capacity and DBC of hIgG reached 128.07 mg/g gel and 67.63 mg/g gel. The results indicated that ABI-B-6FF resin has a promising potential for the application of antibody purification.     

亲和仿生层析及在抗体纯化中的应用

亲和仿生层析是一种新型的生物分离技术,可用于生物活性物质分离,尤其在抗体纯化中表现出良好的应用前景,具有价格低廉、结构稳定、特异性较高等优点。亲和仿生层析的核心是具有特定结构的仿生配基,主要包括化学合成配基和短肽配基两种,通常通过合理的手段进行筛选和设计。理性设计是一种行之有效的方法,针对一个特定的目标蛋白,随机地去选择配基是不可能的,必须采用理性设计构建一个合理的配基库,并通过高通量的筛选技术,才能得到合适的仿生配基。本文根据近年来国内外亲和仿生层析的研究进展,着重介绍了亲和仿生配基的筛选和设计以及在抗体纯化中的应用。