如何提升雙抗純化效果：一文讀懂pH梯度洗脫的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

在生物制藥行業(yè)抗體藥生產(chǎn)中，純化一直是至關(guān)重要的一環(huán)。傳統(tǒng)的離子交換層析純化方法主要依賴鹽梯度洗脫，但近年來，高線性pH梯度法在復(fù)雜分子（如雙特異性抗體BsAb）的純化中展現(xiàn)出更高的選擇性和更好的分離效果。

今天，我們將向大家介紹pH梯度法的應(yīng)用，并探討其優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)，助力大家在工藝開發(fā)中做出更合適的選擇。

什么是pH梯度法？

pH梯度法是一種基于調(diào)節(jié)緩沖液pH的層析分離條件。通過連續(xù)變化的pH梯度，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的帶電荷狀態(tài)，從而影響其與離子交換層析介質(zhì)的相互作用，達(dá)到分離的目的。其核心原理是：

• 不同分子在不同pH條件下電荷狀態(tài)不同

• 通過pH變化調(diào)整蛋白與填料的相互作用強(qiáng)度

• 可以在更精細(xì)的范圍內(nèi)進(jìn)行洗脫，提高分離效果

雙特異性抗體（BsAb）因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和治療潛力，近年在生物制藥領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，由于其復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，雙抗的下游純化面臨更大挑戰(zhàn)，其雜質(zhì)包括聚集體、片段和錯(cuò)配分子。pH梯度法相比傳統(tǒng)的鹽梯度法，能夠更好地分離不同構(gòu)型的蛋白，如單體、二聚體、聚集體及錯(cuò)配體，特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子分離。

pH梯度法的主要優(yōu)勢(shì)

更高的選擇性

• 相比鹽梯度，pH梯度可以更精細(xì)地利用蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pI）差異，適用于復(fù)雜分子的精細(xì)分離。

• 可用于分離單體、二聚體、聚集體及錯(cuò)配體，提升最終產(chǎn)品純度。

• 由于不依賴高鹽濃度洗脫，對(duì)某些蛋白更友好，降低聚集體的形成風(fēng)險(xiǎn)。

• 適用于對(duì)高鹽濃度敏感的分子。

• 通過緩沖液混合形成線性pH梯度，可精確控制洗脫條件。

• 可結(jié)合離子交換填料（IEX），增強(qiáng)對(duì)雜質(zhì)的去除效果。
 

pH梯度法的局限性

方法優(yōu)化復(fù)雜

• pH梯度的建立需要選擇合適的緩沖體系，且需要精細(xì)調(diào)整不同pH條件，以保證蛋白穩(wěn)定性。

• 不同批次樣品的pH梯度穩(wěn)定性可能存在偏差，在工藝放大時(shí)需要進(jìn)行額外的驗(yàn)證。

設(shè)備要求較高

• 需要高精度的梯度混合系統(tǒng)。

• 需要在線pH監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

• 過酸或過堿的條件可能會(huì)導(dǎo)致蛋白變性或聚集。

• 需要額外優(yōu)化pH梯度范圍，以降低蛋白損失和變性風(fēng)險(xiǎn)。
 

 

• 先嘗試較寬的pH范圍，尋找到同源二聚體、目標(biāo)抗體、片段化抗體、聚體的出峰pH。

• 然后選擇低于雜質(zhì)出峰0.5個(gè)pH單位作為起始點(diǎn)，高于目標(biāo)抗體完整出峰0.5個(gè)pH單位作為終點(diǎn)。

• 盡量控制pH梯度范圍小于3個(gè)pH，且不跨越等電點(diǎn)pI，避免抗體沉淀。

選擇合適的緩沖體系：不同的梯度范圍需要不同的緩沖體系。

• 如pH4~11：15.6mM CAPS, 9.4mM CHES, 4.6mM TAPS, 9.9mM HEPPSO, 8.7mM MOPSO, 11.0mM MES 13.0mM Acetate, 9.9mM formate, 10mM NaCl, 用NaOH調(diào)節(jié)pH。

• 如pH6~8.5：A: 20mM phosphate buffer, pH6.0; B: 20mM phosphate buffer, pH8.5。

• 如pH10.5~3.5：9.8mM Methylamine、9.1mM 1,2-Ethanediamine、6.4mM 1-Methylpiperazine、13.7mM 1,4-Dimethylpiperazine、5.8mM Bis–tris、7.7mM Hydroxylamine。

 

在實(shí)際應(yīng)用中，建議結(jié)合具體的工藝目標(biāo)和蛋白分子特性選擇合適的梯度方法：

pH梯度法在去除聚集體、片段化抗體、聚體方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，適用于雙抗等復(fù)雜分子純化。但其在方法優(yōu)化、設(shè)備需求和蛋白穩(wěn)定性方面存在挑戰(zhàn)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行權(quán)衡。建議在實(shí)際工藝開發(fā)中，通過小試篩選pH梯度范圍，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)手段，優(yōu)化pH梯度條件，以獲得最佳純化效果。
 

你在抗體純化過程中是否遇到類似挑戰(zhàn)？歡迎留言交流你的經(jīng)驗(yàn)和看法！

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