CHO宿主細胞プロテアーゼカテプシンDの微量レベルは、モノクローナル抗体産物の粒子形成を引き起こしました

中国のハムスター卵巣（CHO）細胞は、治療的モノクローナル抗体（mAb）を産生するためによく使用されます。CHO細胞は、その成長に必要な多くの宿主細胞タンパク質（HCP）を発現します。HCPとMABとの相互作用により、製造プロセス中に「ヒッチハイカー」HCPの微量レベルが共培養される場合があります。プロセスの最適化の初期段階で生成された精製MAB-1製品は、HCPレベルが高かった。さらに、これらのロットは、MAB-1とその重鎖C末端フラグメントを含む遅延発症粒子を形成しました。観察された粒子形成の原因を決定し、HCPクリアランスを改善するための精製を最適化するために研究を実施しました。プロテアーゼ活性と阻害剤の安定性研究により、アスパルティルプロテアーゼが粒子形成をもたらすMAB-1の断片化に関与していることが確認されました。アフィニティ樹脂を使用して、MAB-1製品からアスパルティルプロテアーゼを選択的に捕獲しました。質量分析により、捕獲されたアスパルチルプロテアーゼがCho Cathepsin Dとして特定されました。HCP-MAB相互作用を混乱させ、HCPクリアランスを改善するために、塩とカプリル酸の高いpHでの洗浄ステップがタンパク質A親和性ステップ中に実装されました。最適化されたプロセスを使用した精製の終了時の生成物は、HCPレベルが非常に低く、検出可能なプロテアーゼ活性が含まれておらず、粒子を形成しませんでした。最適化されたプロセスからCho Cathepsin dをMAB-1製品に戻すことで、それが粒子形成の原因であることが確認されました。この研究は、HCPの除去に焦点を当てたプロセスの最適化が、最終的なMAB-1製品の粒子形成を排除することに成功したことを実証しました。

Chinese hamster ovary (CHO) cells are often used to produce therapeutic monoclonal antibodies (mAbs). CHO cells express many host cell proteins (HCPs) required for their growth. Interactions of HCPs with mAbs can sometimes result in co-purification of trace levels of 'hitchhiker' HCPs during the manufacturing process. Purified mAb-1 product produced in early stages of process optimization had high HCP levels. In addition, these lots formed delayed-onset particles containing mAb-1 and its heavy chain C-terminal fragments. Studies were performed to determine the cause of the observed particle formation and to optimize the purification for improved HCP clearance. Protease activity and inhibitor stability studies confirmed that an aspartyl protease was responsible for fragmentation of mAb-1 resulting in particle formation. An affinity resin was used to selectively capture aspartyl proteases from the mAb-1 product. Mass spectrometry identified the captured aspartyl protease as CHO cathepsin D. A wash step at high pH with salt and caprylate was implemented during the protein A affinity step to disrupt the HCP-mAb interactions and improve HCP clearance. The product at the end of purification using the optimized process had very low HCP levels, did not contain detectable protease activity, and did not form particles. Spiking of CHO cathepsin D back into mAb-1 product from the optimized process confirmed that it was the cause of the particle formation. This work demonstrated that process optimization focused on removal of HCPs was successful in eliminating particle formation in the final mAb-1 product.