上海2022年1月19日 /美通社/ -- 近期，藥明生物首席技術官、執行副總裁周偉昌博士在(zai)專業期刊上發表了觀點(dian)文章，介(jie)紹了連續生(sheng)產工(gong)藝(yi)、一次性生(sheng)物反(fan)應器等新興技術對于促(cu)進未來生(sheng)物工(gong)藝(yi)發展的(de)作用，并分享了前沿洞見(jian)。以(yi)下為部(bu)分精彩觀點(dian)：

自1986年首個(ge)(ge)單(dan)克(ke)隆抗(kang)體（OKT3）獲批上市以來(lai)，FDA已經批準了100多個(ge)(ge)抗(kang)體類治(zhi)療產品，其中包括單(dan)克(ke)隆抗(kang)體（mAb）、融(rong)合蛋白(bai)、抗(kang)體偶聯(lian)藥物（ADC）和雙特(te)異性抗(kang)體（bsAb）。

尤其是2014年以來，獲批的抗體類藥物呈爆發式增長。上市產品超過70個，包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、抗PD-1和抗PD-L1抗體等，且重磅藥物頻出。2021年，生物制品的全球銷售額預計將超過3000億美元^1,2。近年來，生物(wu)制(zhi)品在全球藥品銷(xiao)售排行(xing)榜中(zhong)開始占(zhan)據主導(dao)地位(wei)(wei)。例如(ru)，2021年的(de)(de)前9個月，銷(xiao)售額位(wei)(wei)居前列的(de)(de)20種(zhong)藥品中(zhong)有(you)13種(zhong)是生物(wu)制(zhi)品，其(qi)中(zhong)包括兩款mRNA新冠疫苗(miao)和10款抗體類產品。

生物制品結構高度復雜，通常采用活細胞生產，并需要多個工藝步驟進行純化。其關鍵特征，即關鍵質量屬性（CQA），可以因為細胞內或者后續生產過程中發生的翻譯后修飾而產生差異。所以，工藝決定產品，基本上可以說“產品即工藝”³。

回顧(gu)過去幾十年生(sheng)物制藥行業的(de)發(fa)展，盡管還面臨(lin)諸多(duo)技(ji)術和監管挑戰，業界在(zai)開發(fa)生(sheng)物制品原(yuan)液和制劑生(sheng)產(chan)工藝，以(yi)及分析方法方面的(de)努(nu)力已取得了巨大的(de)成就，滿足了大量的(de)臨(lin)床需求，拯救(jiu)了眾多(duo)患者的(de)生(sheng)命。

隨(sui)著(zhu)創(chuang)新(xin)生(sheng)物藥(yao)不(bu)斷(duan)涌(yong)現，如(ru)何在確保質量一致性的(de)前提下(xia)加速(su)產(chan)品上市，特(te)別是(shi)應(ying)對(dui)不(bu)斷(duan)變化的(de)新(xin)冠疫情，對(dui)業界提出了考(kao)驗(yan)。如(ru)下(xia)挑戰正推動著(zhu)生(sheng)物工藝(yi)創(chuang)新(xin)，為以經濟高效的(de)方式保障產(chan)品質量和穩定供應(ying)帶來了新(xin)方向：

加快產品從概念、臨床試驗到商業化進程

自新冠疫情暴發以來(lai)，業界迅(xun)速響(xiang)應，通過(guo)多方協作加(jia)快了多個疫苗（包括兩種mRNA疫苗）和(he)生(sheng)(sheng)物藥（包括多種抗體）的研發和(he)生(sheng)(sheng)產(chan)。

抗新冠中和抗體產品開發涵蓋DNA序列設計，新藥臨床試驗申請以及獲批上市，為加快這一進程，業界在不影響產品質量和安全性的前提下，采用了一體化和變革性的技術方法：將產品從DNA到IND申請的時間縮短至3至6個月，并在14個月內完成新冠中和抗體從DNA到緊急使用授權（EUA）的過程。短短數月內就生產了數千公斤抗體，用于惠及全球患者臨床治療⁴。

近來，新冠治療藥物研發達到了前所未有的推進速度，這可能會拉開生物制品研發變革的序幕，加速開發時間表也就成為未來生物工藝發展的重要特征之一。除繼續應用創新技術縮短研發時間外，生物工藝開發也將進一步聚焦于降低生產成本。更新、更小的“未來工廠” -- 綜合應用一體化連續生產工藝、一次性生物反應器、高度的數字化和自動(dong)化，不僅將提供更大的靈(ling)活性、更高的產(chan)量(liang)和更有效的空間利用率，同時(shi)也將降低生(sheng)產(chan)成(cheng)本。

新冠疫(yi)(yi)情(qing)為生(sheng)物(wu)(wu)工藝帶來的(de)(de)變革也將有助于其(qi)他更(geng)復雜生(sheng)物(wu)(wu)制品的(de)(de)研發(fa)，如抗(kang)體偶聯藥(yao)物(wu)(wu)和(he)(he)雙特異(yi)(yi)性/多特異(yi)(yi)性抗(kang)體。業界從(cong)快速研發(fa)新冠疫(yi)(yi)苗(miao)及生(sheng)物(wu)(wu)制品中獲(huo)得的(de)(de)知識和(he)(he)經驗，也將更(geng)直接地(di)應用(yong)于研發(fa)針對其(qi)他重癥的(de)(de)新型疫(yi)(yi)苗(miao)和(he)(he)治療(liao)性生(sheng)物(wu)(wu)藥(yao)。未來，新型疫(yi)(yi)苗(miao)和(he)(he)生(sheng)物(wu)(wu)藥(yao)的(de)(de)研發(fa)將打破傳統，不(bu)用(yong)再耗(hao)時10年之(zhi)久。

自(zi)從治療性(xing)生(sheng)物制(zhi)品(pin)問世以(yi)來，為了提高產(chan)(chan)能和效率，生(sheng)產(chan)(chan)用細胞系的選(xuan)擇(ze)策(ce)略在(zai)(zai)不斷改進。這(zhe)些最新(xin)進展使得業內可以(yi)重新(xin)制(zhi)定化學、生(sheng)產(chan)(chan)和控(kong)制(zhi)（CMC）策(ce)略，并(bing)在(zai)(zai)短短三(san)個月內生(sheng)產(chan)(chan)出供(gong)應臨床試驗的產(chan)(chan)品(pin)。

DNA合(he)成前的(de)密(mi)(mi)碼子優化(hua)是實現高蛋白表達水平的(de)常見(jian)方法。其算法基于使(shi)用特定(ding)宿主細胞系(xi)的(de)專(zhuan)用密(mi)(mi)碼子和密(mi)(mi)碼子對(dui)，可能比基于使(shi)用通用密(mi)(mi)碼子數據庫的(de)算法更為有效，有助于提高蛋白質在(zai)特定(ding)宿主細胞系(xi)中的(de)表達水平。此(ci)外，由于該(gai)策略對(dui)瞬時(shi)轉(zhuan)染(ran)和穩(wen)定(ding)轉(zhuan)染(ran)細胞系(xi)表達系(xi)統均有效，因此(ci)定(ding)制密(mi)(mi)碼子的(de)優化(hua)工(gong)作也有助于整個研發過程。

隨著多年來CMC開(kai)發(fa)(fa)進(jin)程不斷(duan)加快，毒(du)理學研(yan)究(jiu)采(cai)用(yong)從細(xi)胞群(qun)中(zhong)獲得(de)的(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)物料已(yi)經(jing)獲得(de)了全(quan)球各監管機構越來越多的(de)(de)認可(ke)。因(yin)此，選(xuan)擇(ze)與毒(du)理學研(yan)究(jiu)蛋(dan)白(bai)(bai)具有(you)相似產品CQA的(de)(de)最終克隆至關重要。需要強調的(de)(de)是，不采(cai)用(yong)基(ji)于液(ye)質(zhi)聯用(yong)（LC-MS）的(de)(de)肽圖(tu)分析，而是采(cai)用(yong)基(ji)于下一(yi)代(dai)測序（NGS）的(de)(de)cDNA，以快速篩選(xuan)出(chu)與早期(qi)研(yan)發(fa)(fa)所用(yong)細(xi)胞群(qun)中(zhong)無任何(he)序列變(bian)異的(de)(de)克隆。在克隆篩選(xuan)期(qi)間，可(ke)同時(shi)進(jin)行(xing)細(xi)胞系穩定性傳代(dai)，以進(jin)一(yi)步縮短研(yan)發(fa)(fa)時(shi)間。

在復(fu)雜生物藥分子的研發(fa)(fa)過(guo)程中(zhong)，通常(chang)會發(fa)(fa)生重組(zu)蛋白(bai)的截短或(huo)裂解(jie)，這(zhe)也(ye)為(wei)下(xia)游純化(hua)工(gong)(gong)藝帶來了(le)挑戰，同時也(ye)可能(neng)導致產量下(xia)降。細(xi)胞系選擇(ze)的早期(qi)階段通常(chang)采(cai)用批次補料(liao)，以篩選出(chu)剪切較少的克隆。而這(zhe)再(zai)次證明，在研發(fa)(fa)早期(qi)深入(ru)了(le)解(jie)產品(pin)和(he)工(gong)(gong)藝進(jin)展有(you)助于節省后期(qi)的大(da)量時間、成本(ben)和(he)精(jing)力。

更廣泛應用連續生產工藝和一次性生物反應器

未來，連續生(sheng)產工藝(yi)將逐(zhu)漸廣(guang)泛(fan)地應用單抗(kang)、雙抗(kang)、融合(he)蛋白和重組蛋白等各種類型的生(sheng)物(wu)藥生(sheng)產。這(zhe)一應用也反映了業(ye)界發(fa)展趨勢 -- 滿(man)足(zu)更(geng)高質量(liang)、更(geng)高產量(liang)且更(geng)具有可及性的生(sheng)物(wu)制品的日益增長的需求。

在上游工藝方面，灌流培養已廣泛應用于臨床和商業批次的生產 。與流加培養相比，灌流培養在產量、質量、靈活性和性價比方面均具有顯著優勢。先進的灌流培養系統 -- 如藥明生物自主開發的超高效連續生產技術平臺（WuXiUP?） -- 可將幾乎所(suo)有(you)類型生(sheng)物(wu)藥(yao)生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)細胞密度和產(chan)量(liang)較流加培養提高5至10倍。此外(wai)，連續收(shou)獲可縮短產(chan)物(wu)在生(sheng)物(wu)反應器中(zhong)的(de)停留時間(jian)，從(cong)而改善產(chan)品質量(liang)。

隨著(zhu)一次性(xing)生物反應器、流穿層析和單向切(qie)向流過濾等技(ji)術(shu)的進步，連(lian)續生產技(ji)術(shu)已經在小試(shi)或中試(shi)規(gui)模(mo)成功實現連(lian)續下游(you)工藝。然而，全行業在大規(gui)模(mo)應用上的投入卻略顯滯后。

采用自動化穩態灌流培養、不含細胞的連續收獲和延長產物收獲周期等技術，使連續生產上游工藝在產物表達水平方面取得了巨大進步。相應地是，在大規模生產中還需提高連續生產下游工藝產量⁵。

人用藥品技術要求國際協調理事會（ICH）發布了一份關于原液和制劑連續生產的指導原則（Q13）草案⁶，目前(qian)正在對這份草案進行評審。業界普(pu)遍認為該草案將(jiang)鼓勵連續生(sheng)(sheng)(sheng)產工(gong)藝在生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)制品研發和生(sheng)(sheng)(sheng)產中的(de)應用，而連續生(sheng)(sheng)(sheng)產工(gong)藝很大程(cheng)度上取決于(yu)部分或完全一體化的(de)下游工(gong)藝單(dan)元(yuan)操作。

對(dui)于(yu)這兩種連續生產下(xia)游工藝方案，一個(ge)可預(yu)見的(de)(de)(de)瓶頸(jing)是缺乏高性價(jia)比(bi)的(de)(de)(de)現成或定(ding)制(zhi)的(de)(de)(de)過(guo)程分析技術（PAT）工具以及用于(yu)過(guo)程監測和實時控制(zhi)的(de)(de)(de)自(zi)動(dong)化(hua)系統。在(zai)(zai)儀器(qi)和自(zi)動(dong)化(hua)控制(zhi)解(jie)決方案供應商、學術界、工程師及整(zheng)個(ge)生物制(zhi)藥行業的(de)(de)(de)協作努力下(xia)，該技術瓶頸(jing)有(you)望在(zai)(zai)不久的(de)(de)(de)將來得到突破，從而讓完全一體(ti)化(hua)連續生產下(xia)游工藝得到更廣泛的(de)(de)(de)應用。

細胞系(xi)開發策(ce)略日趨先進(jin)，細胞培養(yang)基不斷優化，因此細胞培養(yang)產(chan)物(wu)表達水(shui)平得以不斷提高(gao)，占(zhan)地面積(ji)較小的生(sheng)(sheng)物(wu)反應(ying)器(qi)的需求也隨之增加。再(zai)加上連續生(sheng)(sheng)產(chan)工藝，這些將進(jin)一步促(cu)進(jin)一次(ci)性生(sheng)(sheng)物(wu)反應(ying)器(qi)的普及。

擴(kuo)大(da)一(yi)次(ci)(ci)性技術在其他環節操作中的(de)(de)使用，如引入一(yi)次(ci)(ci)性切向流深層(ceng)過(guo)濾系統(tong)和一(yi)次(ci)(ci)性離(li)子(zi)交(jiao)換膜(mo)層(ceng)析裝置(zhi)，可實現完整的(de)(de)一(yi)次(ci)(ci)性生(sheng)產(chan)工(gong)藝。一(yi)次(ci)(ci)性技術也使得生(sheng)產(chan)工(gong)廠的(de)(de)新型設計成為可能(neng)，例如采用模塊化(hua)生(sheng)產(chan)單元，從而提供靈活的(de)(de)產(chan)能(neng)，縮短產(chan)品上(shang)市時(shi)(shi)間(jian)，不同產(chan)品間(jian)的(de)(de)靈活轉換，同時(shi)(shi)也可最大(da)限度減少交(jiao)叉污染(ran)。

目(mu)前(qian)，強(qiang)化型連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術已經(jing)成為(wei)顯(xian)著發(fa)展趨勢，這(zhe)將有望提高采用這(zhe)些技術所實現的(de)產(chan)(chan)(chan)量(liang)。完全連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝(yi)可(ke)通過整合和協調(diao)不(bu)同單元(yuan)操作工(gong)藝(yi)來實現，以最大限度縮短間隙(xi)時間和提高產(chan)(chan)(chan)能。采用連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝(yi)，也將減少大批量(liang)生(sheng)物制品生(sheng)產(chan)(chan)(chan)所使用設備的(de)占地(di)面積，并降低整體資本投(tou)入。

其(qi)他生(sheng)(sheng)物工藝(yi)進(jin)步還包(bao)括在(zai)大規(gui)模生(sheng)(sheng)產(chan)工藝(yi)中(zhong)實施自(zi)(zi)動(dong)進(jin)料、自(zi)(zi)動(dong)采樣(yang)和(he)(he)最小化管(guan)路裝(zhuang)配，以(yi)實現更大規(gui)模的(de)工藝(yi)控制，從(cong)而(er)獲得更穩健的(de)性(xing)能和(he)(he)產(chan)品質量。大規(gui)模生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)采用過程分(fen)析技術（PAT），如(ru)拉曼光譜，以(yi)及其(qi)他在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)方法，可實現重要工藝(yi)參數和(he)(he)性(xing)能的(de)實時檢(jian)測(ce)和(he)(he)控制。

與(yu)毛細(xi)管電泳（CE）和高(gao)效液相(xiang)色譜（HPLC）相(xiang)比，基于多肽的多屬性方(fang)法（MAM）等(deng)其(qi)他新型分(fen)析技術具有(you)更高(gao)的靈(ling)敏(min)度和產物(wu)選擇性。此外，表面(mian)等(deng)離(li)子體共(gong)振（SPR）和生物(wu)層(ceng)干(gan)涉（BLI）等(deng)新興(xing)技術可(ke)加強產品(pin)放(fang)行中的工作流程。

應用PAT工具有兩項主要優勢：快速決策和先進的過程控制。現在行業內已開發多種PAT平臺，可用于在線監測連續性生物工藝過程中的產物聚集化和碎片化度⁷，以及自動控制活細胞密度⁸，這(zhe)有助于開(kai)發(fa)更好(hao)的(de)工(gong)藝，并加快CMC開(kai)發(fa)進度(du)。

新一代抗體類藥物工藝發展趨勢

由(you)于分子(zi)結構的(de)復雜性(xing)，雙抗(kang)和(he)(he)抗(kang)體(ti)偶聯(lian)(lian)(lian)藥(yao)物(wu)(wu)等(deng)(deng)新(xin)型生物(wu)(wu)藥(yao)的(de)工藝(yi)開(kai)(kai)發(fa)具有一(yi)定(ding)挑戰性(xing)。隨著全(quan)球抗(kang)體(ti)偶聯(lian)(lian)(lian)藥(yao)物(wu)(wu)研(yan)(yan)發(fa)產(chan)品線快速增長，業(ye)界對(dui)(dui)完全(quan)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)抗(kang)體(ti)偶聯(lian)(lian)(lian)藥(yao)物(wu)(wu)技術(shu)(shu)平(ping)臺(tai)服務的(de)需(xu)(xu)求(qiu)愈(yu)發(fa)強烈，以支持從DNA到(dao) IND過程(cheng)中(zhong)的(de)工藝(yi)開(kai)(kai)發(fa)和(he)(he)產(chan)品生產(chan)等(deng)(deng)環節。生物(wu)(wu)偶聯(lian)(lian)(lian)藥(yao)物(wu)(wu)的(de)研(yan)(yan)發(fa)和(he)(he)生產(chan)不(bu)僅需(xu)(xu)要這些(xie)完全(quan)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)抗(kang)體(ti)偶聯(lian)(lian)(lian)藥(yao)物(wu)(wu)技術(shu)(shu)平(ping)臺(tai)，也(ye)需(xu)(xu)要抗(kang)體(ti)、連接(jie)子(zi)和(he)(he)偶聯(lian)(lian)(lian)技術(shu)(shu)等(deng)(deng)相關服務。除縮(suo)短DNA到(dao)IND的(de)時間，一(yi)體(ti)化(hua)的(de)抗(kang)體(ti)偶聯(lian)(lian)(lian)藥(yao)物(wu)(wu)技術(shu)(shu)平(ping)臺(tai)還具有降低開(kai)(kai)發(fa)過程(cheng)中(zhong)的(de)風險等(deng)(deng)優(you)勢。對(dui)(dui)這些(xie)技術(shu)(shu)平(ping)臺(tai)的(de)需(xu)(xu)求(qiu)，也(ye)反映出(chu)研(yan)(yan)發(fa)企(qi)業(ye)對(dui)(dui)偶聯(lian)(lian)(lian)工藝(yi)穩健性(xing)和(he)(he)藥(yao)物(wu)(wu)-抗(kang)體(ti)比（DAR）控制的(de)更多關注。

偶(ou)(ou)聯技(ji)術涉及各(ge)種連接子機制以(yi)及不同的(de)(de)(de)有效載荷、偶(ou)(ou)聯化學品、偶(ou)(ou)聯位點和(he)藥(yao)(yao)(yao)物(wu)-抗體比。所有方面的(de)(de)(de)多樣性也增加了(le)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)可(ke)變性，使純(chun)化工藝和(he)對抗體偶(ou)(ou)聯藥(yao)(yao)(yao)物(wu)結構和(he)效價的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)變得復雜(za)。在(zai)過(guo)去數年里，抗體偶(ou)(ou)聯藥(yao)(yao)(yao)物(wu)研(yan)(yan)發企業在(zai)改善這(zhe)(zhe)些(xie)復雜(za)藥(yao)(yao)(yao)物(wu)的(de)(de)(de)可(ke)開發性、可(ke)生(sheng)產(chan)性和(he)功能性能等方面取得了(le)重大進展(zhan)，但在(zai)將這(zhe)(zhe)些(xie)藥(yao)(yao)(yao)物(wu)模(mo)式推(tui)向(xiang)更精簡的(de)(de)(de)研(yan)(yan)發過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)，仍然面臨(lin)一定挑戰。為應(ying)對這(zhe)(zhe)些(xie)困難，生(sheng)產(chan)企業需(xu)要采用更高水平的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)方法。

在雙抗生產過程中，鏈錯配、鏈表達不平衡和組裝不完全等工藝過程中產生的相關副產物對下游純化工藝提出了相當大的挑戰。為幫助生產企業處理不同種類及含量水平的副產物，研究人員提出了一種基于工具箱的雙抗純化方法⁹。

除了為雙抗量身定制的下游方法外，灌流細胞培養還可以顯著提高雙抗的質量（例如，通過提高單體的百分比，其以Caliper或者毛細管等電聚焦分析確定）。因此，相比傳統的補料分批培養，灌流細胞培養是更好的選擇方法¹⁰。本文所討論用于(yu)雙抗(kang)研發的下游和上游策略也可(ke)應用于(yu)多特異性抗(kang)體研發。

盡管生物制品研發仍然存在相關挑戰，尤其是抗體偶聯藥物和雙抗等新型和復雜的藥物分子，但業界已通過新型分析工具、高通量矩陣驅動的實驗設計來應對這些挑戰。相對于多年以前，得益于以藥明生物為代表的更加全面、一體化和單一來源的生物技術賦能平臺，以及吸取抗擊新冠疫情中生物藥研發的相關知識經驗，企業將更快實(shi)現研發出性價(jia)比更高的治療性生物(wu)藥(yao)和疫苗。

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