新型全合成材质澄清深层过滤器Millistak+® HC Pro Pod

摘要

目前，在包括单抗在内的治疗性蛋白生产中，随着上游细胞培养工艺的快速发展，目的蛋白的表达量越来越高，生产用细胞的培养密度也越来越高，也致使收获液中工艺相关的杂质含量（如细胞碎片、细胞内溶物、胶体、HCP、DNA等）也越来越高，给细胞培养收获液澄清的压力也越来越大。对于高细胞密度，高杂质含量的细胞收获液，目前各种商业化的深层过滤器已很难满足澄清工艺的要求，其载量较低，杂质去除能力也很有限；而且这些深层过滤器主要由来自于自然界的天然成分构成（如木质纤维素和矿物硅藻土），在使用前需要用WFI进行大量的冲洗，以去除滤器材料中的有机和无机析出成分。

对于生产单抗的CHO细胞收获液澄清，Merck的一种新型的全合成材质深层过滤器Millistak+® HC Pro表现出巨大的载量优势和杂质去除能力。与由天然材质构成的其它商业化深层过滤介质相比较，全合成材质的Millistak+® HC Pro深层过滤介质有机物析出含量更低，需要更少的WFI进行冲洗，同时有更强的HCP等杂质去除能力。

前言

目的：开发全合成材质一次性深层过滤介质Millistak+® HC Pro

Millistak+® HC Pro主要特征：

需要更少的WFI冲洗量

更高的工艺载量

更高的HCP&DNA杂质去除能力

合成材质深层过Millistak+® HC Pro Pod形式如右

Millistak+® HC Pro滤器结构

与商业化的Millistak+® HC滤器比较，Millistak+® HC Pro合成材质深层滤器三种介质等级结构如下：

步骤

六种新的合成过滤介质层（NW1、P25、SP32、SP42、SP63、SP73和SP80）由丙烯酸纤维、硅胶助滤剂和湿强黏合树脂混合构成。这些合成深层过滤材质被层层组合构成Millistak+® HC Pro Micro Pod过滤器（面积为23cm^2），共分三种类型（D0SP,X0SP和C0SP）。在CHO细胞收获液的初级和次级澄清中，与商业化市售的澄清滤器比较，评估合成深层滤器的澄清效果。

结果

减少WFI冲洗体积：

由合成材料构成，使该滤器更加“清洁”、 性能表现更为“一致”；

更低的TOC析出量，可以减少50%的用前WFI冲洗量；

不含干扰细菌内毒素的检测（LAL）结果的β-葡聚糖。

目标：3ppm TOC@50L/m2 冲洗体积

1X0滤器水/缓冲液冲洗条件，如下（600LMH 50L/m^2 或 25L/m^2 缓冲液）

性能稳定：

mAb05料液初级澄清

合成深层过滤器载量›2×对比滤器载量+更低的滤液浊度

mAb05料液：9.7×10^6tc/mL（活率59%）

过滤载量提高：

高细胞密度灌流料液（47×10^6总细胞/mL）初级澄清

合成材质深层滤器载量›2×对比滤器载量+更低的滤液浊度

mAb05料液：47×10^6tc/mL（活率90%）

更强的HCP去除能力：

mAb05离心后料液（浊度142NTU）二级澄清；

用一定量的料液评估X0SP过滤介质制造工艺对载量和HCP/DNA去除能力的影响；

在整个工艺窗口范围内，X0SP具有一致的杂质去除能力；

在较低过滤载量时，对于X0SP滤液收率会有轻微影响；

mAb05 料液特性：11.1×10^6 tc/mL (活率80%)，离心后料液浊度142NTU。

讨论

多种模式的吸附特性

-丙烯酸纤维浆（疏水表面）

-硅胶助滤剂（在pH7条件下，约50%的硅胶电离，因此具有阳离子交换的机制）(1)

-阳离子湿强粘合剂（阴离子交换机制）

(1)Ghose, S.; McNerney, T.M.; Hubbard, B. Biotechnology and Bioengineering, 2004,

87, 3, 413-423.

Hair, M.L.; Hertl, W. J. Phys. Chem. 1970, 74, 1, 91-94.

-肌红蛋白：亲水+无静电荷@pH7（近pI）

-合成深层过滤介质SP成分对肌红蛋白有较强的结合，HC系列过滤介质结合力较弱。

对下游工艺影响研究

用D0SP/X0SP 2/1对表达mAb05的CHO-S细胞收获液进行澄清过滤，同时与D0HC/X0HC进行对比研究。

澄清后料液随后进行亲和层析捕获(层析介质为ProSep® Ultra Plus)，两种不同的滤器组合执行相同的回收方法。

D0SP/X0SP 2/1组合的澄清收获液与HC系列滤器比较，HCP的去除能力要高50%，载量要高30%。合成材质的深层过滤器使ProteinA层析洗脱液纯度更高，杂质含量更少。

结论

1. 与目前市售的以纤维素/硅藻土天然材质构成的深层澄清滤器相比，全合成材质的深层滤器有更高的过滤载量和HCP杂质去除能力。

2. 测试用的模型蛋白和溶液添加物表明，静电和疏水吸附与硅胶助滤剂相互作用对蛋白结合载量的提高其主要作用。

3. 合成深层滤器在细胞收获液澄清过程中对HCP杂质去除的积极影响，提高了Protein A和AEX F/T工艺步骤的蛋白纯度。

本文翻译自海报：

Novel synthetic adsorptive depth filter media for CHO harvest clarification

John Amara, Ph.D. and Michael Dullen

EMD Millipore Corporation, 80 Ashby Road, Bedford, MA, 01730, USA

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