EA046325B1 - APPLICATION OF RAMAN SPECTROSCOPY FOR POST-PURIFICATION - Google Patents

APPLICATION OF RAMAN SPECTROSCOPY FOR POST-PURIFICATION Download PDF

Info

Publication number
EA046325B1
EA046325B1 EA202092684 EA046325B1 EA 046325 B1 EA046325 B1 EA 046325B1 EA 202092684 EA202092684 EA 202092684 EA 046325 B1 EA046325 B1 EA 046325B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
protein purification
protein
concentration
model
purification intermediate
Prior art date
Application number
EA202092684
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кристина Пассно
Кристофер Коуэн
Эндрю Тастиан
Original Assignee
Ридженерон Фармасьютикалз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ридженерон Фармасьютикалз, Инк. filed Critical Ридженерон Фармасьютикалз, Инк.
Publication of EA046325B1 publication Critical patent/EA046325B1/en

Links

Description

Область техники изобретенияTechnical field of the invention

Изобретение в общем направлено на системы и способы мониторинга и контроля одного или большего количества критически важных показателей качества (CQA) или параметров в процессах последующей очистки белка.The invention is generally directed to systems and methods for monitoring and controlling one or more critical quality attributes (CQAs) or parameters in downstream protein purification processes.

Уровень техникиState of the art

За последнее десятилетие значительно увеличилось количество моноклональных антител (mAb), одобренных для терапевтического применения. Частично это связано с усовершенствованием крупномасштабных производственных процессов, которые облегчают изготовление больших количеств mAb. Кроме того, такие инициативы, как концепция Процессной аналитической технологии (PAT) Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), привели к инновационным решениям для разработки процессов, анализа процессов и управления процессами для лучшего понимания процессов и контроля качества продуктов. Эффективное извлечение и очистка mAb из сред для культивирования клеток является важной частью производственного процесса. В результате процесса очистки необходимо гарантированно получать mAb, безопасные для применения у людей. Это включает мониторинг критически важных показателей качества (CQA), которые включают свойства белков и примеси, такие как белки клетки-хозяина, ДНК, вирусы, эндотоксины, агрегаты, концентрации, вспомогательные вещества и другие агенты, которые могут повлиять на безопасность, эффективность для пациента, или активность. Концентрация белка также часто является CQA в очищенном материале, и соответствующая концентрация белка в промежуточных продуктах процесса может быть критическим параметром при оценке эффективности типового технологического процесса. Эти CQA необходимо отслеживать на протяжении всего производства, а также на протяжении всего жизненного цикла программы.Over the past decade, there has been a significant increase in the number of monoclonal antibodies (mAbs) approved for therapeutic use. This is due in part to improvements in large-scale manufacturing processes that make it easier to manufacture large quantities of mAbs. In addition, initiatives such as the Food and Drug Administration's (FDA) Process Analytical Technology (PAT) concept have led to innovative solutions for process design, process analysis, and process control to better understand processes and control product quality. Efficient extraction and purification of mAbs from cell culture media is an important part of the manufacturing process. The purification process must ensure that mAbs are obtained that are safe for use in humans. This includes monitoring of critical quality attributes (CQAs), which include protein properties and impurities such as host cell proteins, DNA, viruses, endotoxins, aggregates, concentrations, excipients and other agents that may affect safety, efficacy for the patient , or activity. Protein concentration is also often a CQA in purified material, and the corresponding protein concentration in process intermediates can be a critical parameter when assessing the performance of a typical process. These CQAs need to be tracked throughout production as well as throughout the program life cycle.

Для того, чтобы гарантировать, что конечные составы mAb не содержат примесей выше определенных уровней, продукты mAb тестируют на различных этапах последующей обработки. Контроль качества при изготовлении биопродуктов, таких как моноклональные антитела, обычно осуществляется путем анализа промежуточных продуктов очистки и составленных образцов лекарственных веществ с помощью автономных способов для изготовления каждой партии. Образцы удаляются из технологического оборудования, например, с установки UF/DF, и подвергаются автономным тестам для оценки CQA продукта, таких как концентрация белка (г/л), буферные вспомогательные вещества и варианты размера. Мониторинг и анализ технологического процесса в реальном времени в ходе изготовления недоступны, что приводит к увеличению времени обработки и более высокому риску брака в партии из-за несоблюдения CQA. Соответственно, существует потребность в быстрых, поточных способах контроля качества моноклональных антител в реальном времени.To ensure that the final mAb formulations do not contain impurities above certain levels, mAb products are tested at various downstream processing steps. Quality control in the manufacture of bioproducts such as monoclonal antibodies is typically accomplished by analyzing purification intermediates and compounded drug samples using offline methods for each batch. Samples are removed from process equipment, such as a UF/DF unit, and subjected to offline tests to evaluate product CQAs such as protein concentration (g/L), buffer excipients, and size variations. Real-time process monitoring and analysis during manufacturing is not available, resulting in longer processing times and a higher risk of batch defects due to non-compliance with CQA. Accordingly, there is a need for fast, on-line methods for real-time quality control of monoclonal antibodies.

Следовательно, целью данного изобретения является предоставление систем и способов для мониторинга в реальном времени критически важных показателей качества в ходе последующего процесса очистки.It is therefore an object of this invention to provide systems and methods for real-time monitoring of critical quality indicators during a downstream purification process.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В данном изобретении предлагаются способы и системы рамановской спектроскопии in situ для характеризации или количественной оценки промежуточного продукта очистки белка в процессе производства или изготовления. В одном варианте осуществления данного изобретения рамановскую спектроскопию in situ применяют для характеризации или количественной оценки критически важных показателей качества белкового препарата в ходе последующей обработки (т.е. после сбора промежуточного продукта очистки белка из жидкости культивирования клеток). Например, описанные способы и системы рамановской спектроскопии in situ могут применяться для характеризации и количественной оценки критически важных показателей качества промежуточных продуктов очистки белка, поскольку промежуточные продукты очистки белка очищаются перед составлением готового лекарственного препарата для продажи или введения. Критические важные показатели качества включают, помимо прочего, концентрацию белка, вспомогательные вещества, высокомолекулярные (HMW) агенты, титр антител и соотношение препарат-антитело.This invention provides in situ Raman spectroscopy methods and systems for characterizing or quantifying a protein purification intermediate during a manufacturing or manufacturing process. In one embodiment of the present invention, in situ Raman spectroscopy is used to characterize or quantify critical quality attributes of a protein preparation during downstream processing (ie, after collection of the protein purification intermediate from the cell culture fluid). For example, the described in situ Raman spectroscopy methods and systems can be used to characterize and quantify critical quality attributes of protein purification intermediates as protein purification intermediates are purified before formulation into a finished drug product for sale or administration. Critical quality indicators include, but are not limited to, protein concentration, excipients, high molecular weight (HMW) agents, antibody titer, and drug-to-antibody ratio.

В одном варианте осуществления данного изобретения предлагается способ получения концентрированного промежуточного продукта очистки белка путем определения концентраций промежуточного продукта очистки белка в реальном времени с помощью рамановской спектроскопии in situ при концентрировании/диафильтрации промежуточного продукта очистки белка и регулировке параметров этапа концентрирования в реальном времени для получения заранее определенных целевых концентраций и уровней вспомогательных веществ, необходимых для составления лекарственного вещества. Промежуточный продукт очистки белка может иметь концентрацию от 5 мг/мл до 300 мг/мл, предпочтительно от 50 мг/мл до 300 мг/мл для последующих этапов составления. В одном варианте осуществления промежуточное соединение очистки белка концентрируется до желаемой целевой концентрации с использованием ультрафильтрации во время первичного или конечного концентрирования. Диафильтрацию применяют во время обработки после первичного концентрирования как средство замены буфера для достиженияIn one embodiment, the present invention provides a method for producing a concentrated protein purification intermediate by determining the concentrations of the protein purification intermediate in real time using in situ Raman spectroscopy while concentrating/diafiltrating the protein purification intermediate and adjusting the parameters of the concentration step in real time to obtain predetermined target concentrations and levels of excipients required to formulate the drug substance. The protein purification intermediate may have a concentration of 5 mg/ml to 300 mg/ml, preferably 50 mg/ml to 300 mg/ml for subsequent formulation steps. In one embodiment, the protein purification intermediate is concentrated to the desired target concentration using ultrafiltration during primary or final concentration. Diafiltration is used during processing after primary concentration as a means of buffer replacement to achieve

- 1 046325 желаемых компонентов конечного состава. Промежуточный продукт очистки белка может быть получен из биореактора, культуры с подпиткой или непрерывной культуры. В другом варианте осуществления данного изобретения определение концентрации промежуточного продукта очистки белка может происходить непрерывно или с перерывами в реальном времени. Количественное определение концентрации белка можно проводить с интервалами примерно от 5 с до 10 мин, ежечасно или ежедневно. Промежуточный продукт очистки белка может представлять собой антитело или его антигенсвязывающий фрагмент, слитый белок или рекомбинантный белок. Спектральные данные могут быть собраны в одном или большем количестве диапазонов волновых чисел, выбранных из группы, состоящей из 977-1027 см-1, 1408-1485 см-1, 1621-1711 см-1, 2823-3046 см-1 и их комбинаций.- 1 046325 desired components of the final composition. The protein purification intermediate can be obtained from a bioreactor, fed-batch culture, or continuous culture. In another embodiment of the present invention, determination of the concentration of a protein purification intermediate can occur continuously or intermittently in real time. Quantitative determination of protein concentration can be carried out at intervals of approximately 5 seconds to 10 minutes, hourly or daily. The protein purification intermediate may be an antibody or an antigen binding fragment thereof, a fusion protein, or a recombinant protein. Spectral data may be collected in one or more wavenumber ranges selected from the group consisting of 977-1027 cm -1 , 1408-1485 cm -1 , 1621-1711 cm -1 , 2823-3046 cm -1 and combinations thereof .

В другом варианте осуществления данного изобретения предлагается способ изготовления промежуточного продукта очистки белка путем независимого проведения анализа рамановской спектроскопии на множестве промежуточных продуктов очистки белка для получения универсальной модели, способной количественно определять любой из множества промежуточных продуктов очистки белка. Концентрация промежуточного продукта очистки белка может быть определена с помощью рамановской спектроскопии in situ с универсальной моделью во время концентрирования промежуточного продукта очистки белка от начала до конца концентрирования промежуточного продукта очистки белка. В другом варианте осуществления данного изобретения предлагается способ изготовления промежуточного продукта очистки белка для получения модели, специфичной для белка, способной количественно определять концентрации белка, что может быть использовано для обеспечения коммерческого изготовления белка.In another embodiment, the present invention provides a method for producing a protein purification intermediate by independently performing Raman spectroscopy analysis on a plurality of protein purification intermediates to obtain a universal model capable of quantifying any of a plurality of protein purification intermediates. The concentration of the protein purification intermediate can be determined by in situ Raman spectroscopy with a universal model during the concentration of the protein purification intermediate from the beginning to the end of the concentration of the protein purification intermediate. In another embodiment, the present invention provides a method for producing a protein purification intermediate to obtain a protein-specific model capable of quantifying protein concentrations, which can be used to enable commercial protein production.

Указанную модель можно построить с помощью анализа регрессии методом дробных наименьших квадратов для исходных спектральных данных и с применением ортогонального метода для автономных данных о концентрации белка. Методы предварительной обработки, такие как стандартное отклонение случайной величины с нормальным распределением (SNV) и/или метод сглаживания данных с 1-й производной со сглаживанием 21 см-1, могут выполняться на данных рамановской спектроскопии с целью уменьшения вариабельности модели и ошибки прогнозирования. Дальнейшее усовершенствование модели может быть выполнено для выделения спектральных областей, которые коррелируют с прогностическими данными CQA, такими как концентрация белка. В одном варианте осуществления данного изобретения указанная модель имеет предел погрешности <5%, предпочтительно, предел погрешности <3%.This model can be constructed using fractional least squares regression analysis for the raw spectral data and using the orthogonal method for the offline protein concentration data. Preprocessing techniques, such as standard deviation normal variable (SNV) and/or 1st derivative data smoothing with 21 cm -1 smoothing, can be performed on Raman spectroscopy data to reduce model variability and prediction error. Further refinement of the model can be performed to highlight spectral regions that correlate with CQA predictive data, such as protein concentration. In one embodiment of the present invention, said model has a margin of error of <5%, preferably a margin of error of <3%.

В еще одном варианте осуществления данного изобретения предлагается способ мониторинга и контроля уровней вспомогательных веществ в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка во время последующей очистки путем определения концентраций вспомогательных веществ в режиме реального времени с помощью рамановской спектроскопии in situ при очистке жидкости для культивирования клеток или промежуточного продукта очистки белка, а также регулировки параметров этапа очистки в режиме реального времени для получения или поддержания заранее определенных количеств вспомогательных веществ в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка. Указанное вспомогательное вещество может представлять собой ацетат, цитрат, гистидин, сукцинат, фосфат, гидроксиметиламинометан (Трис), пролин, аргинин, сахарозу или их комбинации. Указанное вспомогательное вещество может быть поверхностным вспомогательным веществом, таким как полисорбат 80, полисорбат 20 и полоксамер 188.In yet another embodiment, the present invention provides a method for monitoring and controlling excipient levels in the collected culture liquid and/or protein purification intermediate during subsequent purification by determining excipient concentrations in real time using in situ Raman spectroscopy during purification of the culture liquid. cells or protein purification intermediate, and adjusting parameters of the purification step in real time to obtain or maintain predetermined amounts of excipients in the collected culture fluid and/or protein purification intermediate. Said excipient may be acetate, citrate, histidine, succinate, phosphate, hydroxymethylaminomethane (Tris), proline, arginine, sucrose or combinations thereof. Said excipient may be a surface excipient such as polysorbate 80, polysorbate 20 and poloxamer 188.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Фиг. 1 представляет собой блок-схему, демонстрирующую типовый процесс очистки белка.Fig. 1 is a flow diagram showing a typical protein purification process.

Фиг. 2 представляет собой репрезентативный спектрограф, демонстрирующий разработку начальной модели для поточной рамановской спектроскопии. Ось X представляет рамановский сдвиг. Ось Y представляет интенсивность. Легенда справа представляет концентрацию белка. Спектральные области, использованные во время разработки начальной модели, включают слева направо 977-1027 см-1 (кольцевая структура), 1408-1485 см-1 (аргинин), 1621-1711 см-1 (вторичная структура) и 2823-3046 см-1 (С-Н растяжение).Fig. 2 is a representative spectrograph showing the development of an initial model for in-line Raman spectroscopy. The X axis represents the Raman shift. The Y axis represents intensity. The legend on the right represents the protein concentration. Spectral regions used during initial model development include, from left to right, 977-1027 cm -1 (ring structure), 1408-1485 cm -1 (arginine), 1621-1711 cm -1 (secondary structure) and 2823-3046 cm -1 1 (C-H stretch).

Фиг. 3 представляет собой гистограмму, демонстрирующую концентрацию белка (г/л) для mAb 1 во время стандартного процесса ультрафильтрации/диафильтрации. Пустые столбцы представляют собой концентрации, определенные с использованием автономного метода на основе UV-Vis с системой SoloVPE (С-technologies) с планкой погрешностей ± 5%, что является целью для поточного рамановского прогнозирования. Столбцы с широкой штриховкой представляют модель, называемую в данном документе универсальной моделью без mAb1, включенной в рамановское прогнозирование, а столбцы с узкой штриховкой представляют универсальную модель с mAb 1. Заштрихованные крестом столбцы соответствуют прогнозам из начальной универсальной модели с диапазоном 0-120 г/л. Заштрихованные столбцы соответствуют прогнозам из начальной универсальной модели > 120 г/л.Fig. 3 is a bar graph showing the protein concentration (g/L) for mAb 1 during a standard ultrafiltration/diafiltration process. Empty bars represent concentrations determined using an offline UV-Vis based method with a SoloVPE system (C-technologies) with an error bar of ±5%, which is the target for on-line Raman prediction. Columns with wide shading represent the model, referred to herein as the universal model without mAb1, included in the Raman prediction, and bars with narrow shading represent the universal model with mAb 1. Cross-shaded bars correspond to predictions from the initial universal model with the range of 0-120 g/L . The shaded bars correspond to predictions from the initial universal model >120 g/L.

Фиг. 4 представляет собой гистограмму, демонстрирующую абсолютную ошибку рамановской модели для различных mAb из разработки начальной универсальной модели. Заштрихованные столбцы представляют начальную универсальную модель 0-120 г/л (первичное концентрирование и диафильтрация), а пустые столбцы представляют начальную универсальную модель > 120 г/л. (Конечное конценFig. 4 is a histogram showing the absolute error of the Raman model for various mAbs from the development of the initial generic model. Filled bars represent the initial universal model 0-120 g/L (primary concentration and diafiltration), and empty bars represent the initial universal model >120 g/L. (Final end

- 2 046325 трирование). Горизонтальная линия представляет цель рамановской модели с ошибкой < 5%.- 2 046325 testing). The horizontal line represents the Raman model target with <5% error.

Фиг. 5 представляет собой гистограмму, демонстрирующую абсолютную ошибку рамановской модели для различных mAb. Столбцы с широкой штриховкой представляют 0-120 г/л (первичное концентрирование и диафильтрация), а столбцы с узкой штриховкой представляют > 120 г/л (конечное концентрирование). Горизонтальная линия представляет цель рамановской модели с ошибкой < 5%. Продемонстрированы две версии универсальной рамановской модели. Заштрихованные столбцы представляют собой первичную универсальную модель, а заштрихованные крестом столбцы представляют обновленную универсальную модель.Fig. 5 is a histogram showing the absolute error of the Raman model for various mAbs. Columns with wide shading represent 0-120 g/L (initial concentration and diafiltration), and bars with narrow shading represent >120 g/L (final concentration). The horizontal line represents the Raman model target with <5% error. Two versions of the universal Raman model are demonstrated. The shaded bars represent the primary universal model, and the cross-shaded bars represent the updated universal model.

Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение системы ультрафильтрации/диафильтрации, включая места для размещения поточного рамановского зонда.Fig. 6 is a schematic illustration of an ultrafiltration/diafiltration system including locations for an in-line Raman probe.

Фиг. 7 представляет собой гистограмму, демонстрирующую концентрацию белка для mAb10 с применением универсальной модели или mAb10-специфической модели для измерений конечного концентрированного пула (FCP). Концентрации белка приведены для поточного рамановского прогнозирования в реальном времени (столбцы с широкой штриховкой), обновленных моделей (столбцы с узкой штриховкой) и SoloVPE (пустой столбец). Ось X представляет экспериментальную группу, а ось Y представляет концентрацию белка.Fig. 7 is a histogram showing protein concentration for mAb10 using the generic model or mAb10-specific model for final concentrated pool (FCP) measurements. Protein concentrations are shown for real-time in-line Raman prediction (wide-shaded columns), updated models (narrow-shaded columns), and SoloVPE (empty column). The X-axis represents the experimental group and the Y-axis represents the protein concentration.

Фиг. 8А, В представляют собой гистограммы, демонстрирующие ошибку рамановской модели для лабораторного моделирования DoE относительно концентрации белка. На фиг. 8А продемонстрирована ошибка рамановской модели относительно прогнозирования в реальном времени на различных этапах обработки УФ/ДФ (первичное концентрирование, диафильтрация и конечный концентрированный пул). На фиг. 8В продемонстрирована ошибка рамановской модели для конечной модели DoE на различных этапах обработки УФ/ДФ (первичное концентрирование, диафильтрация и конечный концентрированный пул).Fig. 8A,B are histograms showing the error of the Raman model for the laboratory DoE simulation with respect to protein concentration. In fig. Figure 8A demonstrates the error of the Raman model with respect to real-time prediction at various stages of UV/DF processing (primary concentration, diafiltration and final concentrated pool). In fig. Figure 8B demonstrates the Raman model error for the final DoE model at various stages of UV/DF processing (primary concentration, diafiltration, and final concentrated pool).

Фиг. 9А представляет собой гистограмму, демонстрирующую процентную ошибку модельного прогнозирования относительно воспроизведения модели в увеличенном масштабе на экспериментальном оборудовании для обработки mAb11. Данные лабораторной модели сравнивали с данными лабораторной модели, включающей данные экспериментального масштаба. Ось X представляет экспериментальные группы, а ось Y представляет процентную ошибки модельного прогнозирования (%). Фиг. 9В представляет собой гистограмму, демонстрирующую возможность модельного прогнозирования относительно обработки различных моноклональных антител на экспериментальном технологическом оборудовании. Ось X представляет экспериментальные группы, а ось Y представляет процентную ошибку модельного прогнозирования (%).Fig. 9A is a bar graph showing the percentage error of the model prediction relative to the scaled-up model reproduction on the experimental mAb11 processing equipment. Data from the laboratory model were compared with data from a laboratory model incorporating pilot-scale data. The X-axis represents the experimental groups and the Y-axis represents the percentage model prediction error (%). Fig. 9B is a bar graph demonstrating the model's predictive capabilities regarding the processing of various monoclonal antibodies on experimental processing equipment. The X-axis represents the experimental groups and the Y-axis represents the percentage error of the model prediction (%).

Фиг. 10А представляет собой схему типового автоматизированного серийного процесса УФ/ДФ с рамановским отзывом. Фиг. 10В представляет собой схему типовой автоматизированной прямоточной TFF с рамановским отзывом.Fig. 10A is a diagram of a typical automated batch UV/DF process with Raman feedback. Fig. 10B is a schematic diagram of a typical automated direct-flow TFF with Raman feedback.

Фиг. 11 представляет собой график, демонстрирующий концентрацию mAb14 в процессе обработки UF/DF. Ось X представляет собой производительность (L/m2), а ось Y представляет концентрацию mAb 14 (г/л).Fig. 11 is a graph showing the concentration of mAb14 during UF/DF treatment. The X axis represents the productivity (L/m 2 ), and the Y axis represents the mAb 14 concentration (g/L).

Фиг. 12А представляет собой гистограмму, демонстрирующую процент высокомолекулярных (HMW) агентов в mAb2 на различных этапах обработки (первичное концентрирование, диафильтрация, конечное концентрирование), определенный с помощью SE-СВЭЖХ или рамановского моделирования. Ось X представляет экспериментальную группу, а ось Y представляет процент (%) mAb2 HMW.Fig. 12A is a bar graph showing the percentage of high molecular weight (HMW) agents in mAb2 at various processing steps (primary concentration, diafiltration, final concentration) determined by SE-UHPLC or Raman simulation. The X-axis represents the experimental group and the Y-axis represents the percentage (%) of mAb2 HMW.

Фиг. 12В представляет собой гистограмму, демонстрирующую процент высокомолекулярных (HMW) агентов, спрогнозированный с применением различного времени сканирования (10, 20, 30 с) для mAb 15. Ось X представляет экспериментальную группу, а ось Y представляет процент HMW (%).Fig. 12B is a bar graph showing the percentage of high molecular weight (HMW) agents predicted using different scan times (10, 20, 30 s) for mAb 15. The X-axis represents the experimental group and the Y-axis represents the percentage HMW (%).

Фиг. 13 представляет собой точечный график, демонстрирующий фактический титр (г/л) по сравнению с титром, спрогнозированному рамановским методом для образцов моноклональных антител из mAb 14. Ось X представляет титр, спрогнозированный рамановским методом, а ось Y представляет фактический титр (г/л).Fig. 13 is a scatter plot showing the actual titer (g/L) versus the titer predicted by Raman for monoclonal antibody samples from mAb 14. The X-axis represents the titer predicted by Raman and the Y-axis represents the actual titer (g/L) .

Фиг. 14А представляет собой диаграмму разброса, демонстрирующую рамановское прогнозирование концентрации гистидина для различных моноклональных антител. Ось X представляет концентрацию гистидина, спрогнозированную с помощью рамановского моделирования, а ось Y представляет фактическую концентрацию гистидина, определенную с помощью аминокислотного анализа. Фиг. 14В представляет собой точечный график, демонстрирующий фактическую концентрацию гистидина в сравнении с концентрацией гистидина, спрогнозированную с помощью рамановского моделирования, для образца моноклонального антитела. Фиг. 14С представляет собой точечный график, демонстрирующий фактическую концентрацию аргинина в сравнении с концентрацией аргинина, спрогнозированную с помощью рамановского моделирования, для образца моноклонального антитела.Fig. 14A is a scatter plot showing Raman prediction of histidine concentration for various monoclonal antibodies. The x-axis represents the histidine concentration predicted by Raman modeling, and the y-axis represents the actual histidine concentration determined by amino acid analysis. Fig. 14B is a dot plot showing the actual histidine concentration versus the histidine concentration predicted by Raman modeling for a monoclonal antibody sample. Fig. 14C is a scatter plot showing the actual arginine concentration versus the Raman modeling predicted arginine concentration for a monoclonal antibody sample.

Фиг. 15А представляет собой диаграмму разброса, демонстрирующую фактическое соотношение препарат-антитело (DAR) по сравнению с DAR, спрогнозированным с помощью рамановского моделирования, для образцов моноклональных антител из mAb3. Ось X представляет собой DAR, спрогнозироFig. 15A is a scatter plot showing the actual drug-to-antibody ratio (DAR) compared to the DAR predicted by Raman modeling for mAb3 mAb samples. The X-axis represents the DAR predicted

- 3 046325 ванное с помощью рамановского моделирования, а ось Y представляет собой фактическое DAR, определенное с помощью УФ-спектроскопии. Фиг. 15В представляет собой диаграмму разброса, демонстрирующую фактическое соотношение препарат-антитело (DAR) по сравнению с DAR, спрогнозированным с помощью рамановского моделирования, для образцов моноклональных антител из mAb 1. Ось X представляет DAR, спрогнозированное с помощью рамановского моделирования, а ось Y представляет фактическое DAR.- 3 046325 bath using Raman modeling, and the Y axis represents the actual DAR determined using UV spectroscopy. Fig. 15B is a scatter plot showing the actual drug-antibody ratio (DAR) versus the DAR predicted by Raman modeling for monoclonal antibody samples from mAb 1. The X-axis represents the DAR predicted by Raman modeling and the Y-axis represents the actual DAR.

Подробное описание сущности изобретенияDetailed description of the invention

I. Определения.I. Definitions.

Следует понимать, что это описание не ограничивается описанными в нем композициями и способами, а также описанными экспериментальными условиями, поскольку таковые могут варьироваться. Следует также понимать, что употребляемая в данном документе терминология применяется только для описания определенных вариантов осуществления и не имеет ограничительного характера, поскольку объем данного описания ограничен только прилагаемой формулой изобретения.It should be understood that this description is not limited to the compositions and methods described herein, nor to the experimental conditions described, since these may vary. It should also be understood that the terminology used herein is used only to describe certain embodiments and is not intended to be limiting, as the scope of this description is limited only by the appended claims.

Если не указано иное, все используемые в данном документе технические и научные термины имеют общепринятые значения, понятные специалисту в области техники, к которой принадлежит данное описание. Хотя любые композиции, способы и материалы, подобные или эквивалентные описанным в данном документе, можно использовать на практике или при тестировании данного изобретения. Все упомянутые публикации полностью включены в данный документ посредством ссылки.Unless otherwise specified, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one skilled in the art to which this description pertains. Although any compositions, methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of this invention. All publications mentioned are incorporated herein by reference in their entirety.

Использование терминов и ссылок, указывающих на единственное число, в контексте описания заявленного в настоящее время изобретения (особенно в контексте формулы изобретения) должно толковаться как охватывающее как единственное, так и множественное число, если иное не указано в данном документе или явно не противоречит контексту.The use of terms and references indicating the singular in the context of the description of a presently claimed invention (especially in the context of the claims) shall be construed to include both the singular and the plural, unless otherwise stated herein or clearly inconsistent with the context.

Перечисление диапазонов значений в данном документе просто предназначено для того, чтобы служить кратким способом индивидуальной ссылки на каждое отдельное значение, попадающее в этот диапазон, если здесь не указано иное, и каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было отдельно указано здесь.The listing of ranges of values herein is simply intended to serve as a concise means of individually referring to each individual value falling within that range unless otherwise noted herein, and each individual value is included in the description as if separately stated herein.

Применение термина около предназначено для описания значений выше или ниже указанного значения в диапазоне прибл. ± 10%; в других вариантах осуществления данного изобретения значения могут находиться в диапазоне значений выше или ниже указанного значения в диапазоне прибл. ± 5%; в других вариантах осуществления данного изобретения значения могут находиться в диапазоне значений выше или ниже указанного значения в диапазоне прибл. ± 2%; в других вариантах осуществления данного изобретения значения могут находиться в диапазоне значений выше или ниже указанного значения в диапазоне прибл. ± 1%. Приведенные выше диапазоны предназначены для пояснения контекста, и при этом никаких дополнительных ограничений не предполагается. Все способы, описанные в данном документе, могут выполняться в любом подходящем порядке, если иное не указано в данном документе или иным образом явно не противоречит контексту. Применение любых и всех примеров или иллюстративных формулировок (например, такой как), представленных в данном документе, предназначено только для лучшего описания изобретения и не налагает ограничения на объем изобретения, если не заявлено иное. Никакие формулировки в спецификации не следует истолковывать как указывающие на какойлибо не заявленный элемент как существенный для практического применения данного изобретения.The use of the term about is intended to describe values above or below a specified value in the range of approx. ± 10%; in other embodiments of the present invention, the values may be in the range of values above or below the specified value in the range of approx. ± 5%; in other embodiments of the present invention, the values may be in the range of values above or below the specified value in the range of approx. ± 2%; in other embodiments of the present invention, the values may be in the range of values above or below the specified value in the range of approx. ± 1%. The above ranges are intended to provide context and no further limitations are intended. All methods described herein may be performed in any suitable order unless otherwise indicated herein or otherwise clearly inconsistent with the context. The use of any and all examples or illustrative language (eg, such as) presented herein is intended to better describe the invention only and does not constitute a limitation on the scope of the invention unless otherwise stated. Nothing in the specification should be construed as indicating any element not claimed as essential to the practice of this invention.

В данном контексте термин белок относится к молекуле, содержащей два или большее количество аминокислотных остатка, соединенных друг с другом пептидной связью. Белок включает полипептиды и пептиды, а также может включать модификации, такие как гликозилирование, присоединение липидов, сульфатирование, гамма-карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты, алкилирование, гидроксилирование и ADP-рибозилирование. Белки могут представлять научный или коммерческий интерес, включая лекарственные средства на основе белков, при этом белки включают, среди прочего, ферменты, лиганды, рецепторы, антитела и химерные или гибридные белки. Белки продуцируются различными типами рекомбинантных клеток с применением хорошо известных методов культивирования клеток и обычно вводятся в клетку путем трансфекции нуклеотидных векторов, полученных путем генной инженерии (например, таких как последовательность, кодирующая химерный белок, или кодоноптимизированная последовательность, последовательность без интронов и т.д.), где векторы могут находиться в виде эписомы или интегрироваться в геном клетки.As used herein, the term protein refers to a molecule containing two or more amino acid residues linked to each other by a peptide bond. The protein includes polypeptides and peptides, and may also include modifications such as glycosylation, lipid addition, sulfation, gamma-carboxylation of glutamic acid residues, alkylation, hydroxylation and ADP-ribosylation. Proteins may be of scientific or commercial interest, including protein-based drugs, wherein proteins include, but are not limited to, enzymes, ligands, receptors, antibodies, and chimeric or hybrid proteins. Proteins are produced by various types of recombinant cells using well-known cell culture techniques and are typically introduced into the cell by transfection of genetically engineered nucleotide vectors (such as a chimeric protein coding sequence or a codon-optimized sequence, an intronless sequence, etc. ), where the vectors can be in the form of an episome or integrated into the cell genome.

Термин антитело относится к молекуле иммуноглобулина, состоящей из четырех полипептидных цепей, двух тяжелых (Н) цепей и двух легких (L) цепей, связанных между собой дисульфидными связями. Каждая тяжелая цепь содержит вариабельную область тяжелой цепи (HCVR или VH) и константную область тяжелой цепи. Константная область тяжелой цепи содержит три домена: CH1, CH2 и СН3. Каждая легкая цепь имеет вариабельную область легкой цепи и константную область легкой цепи. Константная область легкой цепи состоит из одного домена (CL). Области VH и VL могут быть дополнительно подразделены на гипервариабельные области, называемые определяющими комплементарность областями (CDR), перемежающиеся с более консервативными областями, называемыми каркасными областями (FR). Каждая VH и VL состоит из трех CDR и четырех FR, расположенных от амино-конца до карбокThe term antibody refers to an immunoglobulin molecule consisting of four polypeptide chains, two heavy (H) chains and two light (L) chains, linked together by disulfide bonds. Each heavy chain contains a heavy chain variable region (HCVR or VH) and a heavy chain constant region. The heavy chain constant region contains three domains: CH1, CH2 and CH3. Each light chain has a light chain variable region and a light chain constant region. The light chain constant region consists of a single domain (CL). The VH and VL regions can be further subdivided into hypervariable regions called complementarity determining regions (CDRs), interspersed with more conserved regions called framework regions (FRs). Each VH and VL consists of three CDRs and four FRs, located from the amino terminus to the carboxy terminus.

- 4 046325 си-конца в следующем порядке: FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4. Термин антитело включает ссылку как на гликозилированные, так и на негликозилированные иммуноглобулины любого изотипа или подкласса. Термин антитело включает молекулы антител, полученные, экспрессируемые, созданные или выделенные рекомбинантными способами, такие как антитела, выделенные из клетки-хозяина, трансфицированной для экспрессии антитела. Термин антитело также включает биспецифическое антитело, которое включает гетеротетрамерный иммуноглобулин, который может связываться с более чем одним неодинаковым эпитопом. Биспецифические антитела обычно описаны в публикации заявки на патент США № 2010/0331527, которая включена в данное изобретение посредством ссылки.- 4 046325 si-ends in the following order: FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4. The term antibody includes reference to both glycosylated and non-glycosylated immunoglobulins of any isotype or subclass. The term antibody includes antibody molecules produced, expressed, generated or isolated by recombinant methods, such as antibodies isolated from a host cell transfected to express the antibody. The term antibody also includes a bispecific antibody that includes a heterotetrameric immunoglobulin that can bind to more than one dissimilar epitope. Bispecific antibodies are generally described in US Patent Application Publication No. 2010/0331527, which is incorporated herein by reference.

Термин вторичная структура относится к локальным складчатым структурам, которые образуются внутри полипептида из-за взаимодействий между атомами основной цепи. Наиболее распространенными типами вторичных структур являются α-спираль и β-складчатый лист. Обе структуры удерживаются в форме водородными связями, которые образуются между карбонилом О одной аминокислоты и амино Н другой.The term secondary structure refers to the local folded structures that form within the polypeptide due to interactions between the atoms of the main chain. The most common types of secondary structures are α-helix and β-sheet. Both structures are held in shape by hydrogen bonds that form between the carbonyl O of one amino acid and the amino H of the other.

В данном контексте термин вспомогательное вещество относится к фармакологически неактивному веществу, которое применяется в качестве стабилизирующего агента для длительного хранения составленного лекарственного вещества. Как правило, в конечный концентрированный пул добавляют дополнительные вспомогательные вещества для получения составленного лекарственного вещества. В то же время время обработки УФ/ДФ контролируют уровни вспомогательного вещества, чтобы гарантировать, что эти уровни не повлияют на желаемую характеристику состава. Вспомогательные вещества придают фармацевтическому составу объем, способствуют всасыванию или растворимости лекарственного средства, а также обеспечивают стабильность и предотвращают денатурацию. Обычные фармацевтические вспомогательные вещества включают, помимо прочего, аминокислоты, наполнители, связующие вещества, дезинтегрирующие вещества, покрытия, сорбенты, буферные агенты, хелатирующие агенты, смазывающие вещества, вещества, способствующее скольжению, консерванты, антиоксиданты, ароматизаторы, подсластители, красители, растворители и сорастворители, а также агенты, придающие вязкость. В одном варианте осуществления данного изобретения вспомогательное вещество представляет собой полиэтиленгликоль, включая, помимо прочего, PEG-3550.In this context, the term excipient refers to a pharmacologically inactive substance that is used as a stabilizing agent for long-term storage of the formulated drug substance. Typically, additional excipients are added to the final concentrated pool to produce a formulated drug substance. At the same time, UV/DF treatment times control excipient levels to ensure that these levels do not affect the desired formulation performance. Excipients add bulk to a pharmaceutical formulation, promote absorption or solubility of the drug, and provide stability and prevent denaturation. Common pharmaceutical excipients include, but are not limited to, amino acids, excipients, binders, disintegrants, coatings, sorbents, buffering agents, chelating agents, lubricants, lubricants, preservatives, antioxidants, flavorings, sweeteners, colorants, solvents and cosolvents. , as well as viscosity imparting agents. In one embodiment of this invention, the excipient is polyethylene glycol, including, but not limited to, PEG-3550.

Полиэтиленгликоль или PEG представляет собой полиэфирный полимер этиленоксида, обычно применяемый в пищевых продуктах, медицине и косметологии. Это неионная макромолекула, которая может применяться в качестве молекулы, снижающей растворимость биомолекулы. PEG коммерчески доступен с различной молекулярной массой от 300 г/моль до 10000000 г/моль. Примеры типов PEG включают, помимо прочего, PEG 20000, PEG 8000 и PEG 3350. PEG доступен в различной геометрии, включая линейную, разветвленную (3-10 цепей, прикрепленных к центральному ядру), звездообразную (10-100 цепей, прикрепленных к центральному ядру) и гребенчатую (множество цепей, прикрепленных к каркасу полимера).Polyethylene glycol or PEG is a polyether ethylene oxide polymer commonly used in food, medicine and cosmetics. It is a nonionic macromolecule that can be used as a molecule that reduces the solubility of a biomolecule. PEG is commercially available in various molecular weights from 300 g/mol to 10,000,000 g/mol. Examples of PEG types include, but are not limited to, PEG 20000, PEG 8000 and PEG 3350. PEG is available in a variety of geometries including linear, branched (3-10 chains attached to a central core), star (10-100 chains attached to a central core ) and comb (many chains attached to the polymer backbone).

Рамановская спектроскопия представляет собой спектроскопический метод, применяемый для измерения длины волны и интенсивности неупруго рассеянного света от молекул. Указанный метод основан на принципе, согласно которому монохроматическое падающее излучение на материалы будет отражаться, поглощаться или рассеиваться определенным образом, который зависит от конкретной молекулы или белка, которые получают это излучение. Большая часть энергии рассеивается на одной и той же длине волны, что называется упругим или рэлеевским рассеянием. Небольшое количество (< 0,001%) рассеивается на разных длинах волн, что называется неупругим или рамановским рассеянием. Рамановское рассеяние ассоциируется с переходами вращательных, колебательных и электронных уровней. Рамановская спектроскопия позволяет выявить химический и структурный состав образцов.Raman spectroscopy is a spectroscopic technique used to measure the wavelength and intensity of inelastically scattered light from molecules. This method is based on the principle that monochromatic incident radiation on materials will be reflected, absorbed or scattered in a specific manner, which depends on the specific molecule or protein that receives this radiation. Most energy is scattered at the same wavelength, which is called elastic or Rayleigh scattering. A small amount (<0.001%) is scattered at different wavelengths, which is called inelastic or Raman scattering. Raman scattering is associated with transitions of rotational, vibrational and electronic levels. Raman spectroscopy reveals the chemical and structural composition of samples.

В данном контексте термин ультрафильтрация относится к мембранному процессу, который широко применяется для концентрирования белка при последующей обработке белковых терапевтических средств во время очистки рекомбинантных белков. Ультрафильтрация представляет собой разделение по размеру, при котором частицы, превышающие поры мембраны, сохраняются, а более мелкие агенты проходят свободно. Во время обработки раствор белка тангенциально перекачивается через поверхность полупроницаемой параллельной плосколистовой мембраны. Указанная мембрана является проницаемой для буферов и буферных солей, но обычно является непроницаемой для моноклональных антител. Движущей силой для проникновения является приложение трансмембранного давления (ТМР), индуцированного ограничением потока на выходе из потокового канала мембраны (ТМР = (Рподачаретентат)/2 - Рпермеат).As used herein, the term ultrafiltration refers to a membrane process that is widely used for protein concentration for downstream processing of protein therapeutics during the purification of recombinant proteins. Ultrafiltration is a size separation in which particles larger than the pores of the membrane are retained while smaller agents pass freely. During processing, the protein solution is pumped tangentially across the surface of a semi-permeable parallel flat-sheet membrane. The membrane is permeable to buffers and buffer salts, but is generally impermeable to monoclonal antibodies. The driving force for permeation is the application of transmembrane pressure (TMP ) induced by the flow restriction at the outlet of the membrane flow channel (TMP = (P feed + P retentate )/2 - P permeate ).

В данном контексте термин первичное концентрирование относится к начальному этапу, при котором трансмембранное давление перемещает воду и соли через проницаемую мембрану, что уменьшает объем жидкости и, таким образом, увеличивает концентрацию белка. Степень концентрирования при первичном концентрировании может быть оптимизирована, чтобы сбалансировать производительность, стабильность белка, время обработки и потребление буфера.In this context, the term primary concentration refers to the initial step in which transmembrane pressure moves water and salts across the permeable membrane, which reduces the volume of liquid and thus increases the protein concentration. The degree of concentration during primary concentration can be optimized to balance throughput, protein stability, processing time, and buffer consumption.

В данном контексте термин диафильтрация относится к методике, в которой применяется полупроницаемая мембрана для обмена представляющего интерес продукта из одной жидкой среды в другую. Замена буфера и удаление соли обычно выполняются с помощью режима диафильтрации, при которомAs used herein, the term diafiltration refers to a technique that uses a semi-permeable membrane to exchange a product of interest from one liquid medium to another. Buffer exchange and salt removal are usually performed using a diafiltration mode in which

- 5 046325 небольшие примеси и компоненты буфера эффективно вымываются из продукта путем непрерывного добавления буфера, который предназначен для кондиционирования белка до стабильного рН и концентрирования вспомогательного вещества, что обеспечивает высокое концентрирование продукта. Этот может выполняться в непрерывном или прерывистом режиме в зависимости от технологий обработки.- 5 046325 small impurities and buffer components are effectively washed out of the product by continuous addition of a buffer, which is designed to condition the protein to a stable pH and concentrate the excipient, resulting in a highly concentrated product. This can be done in a continuous or intermittent manner depending on the processing technology.

Диафильтрацию часто комбинируют с ультрафильтрацией для достижения желаемого уменьшения объема при одновременном удалении примесей и солей. УФ/ДФ представляет собой конечную типовую технологическую операцию в процессе последующей очистки, которая кондиционирует mAb для достижения рН, содержания вспомогательного вещества и концентрации белка, способствующих долгосрочному хранению, а также добавление стабилизирующих вспомогательных веществ для получения составленного лекарственного вещества (FDS).Diafiltration is often combined with ultrafiltration to achieve the desired volume reduction while simultaneously removing impurities and salts. UV/DF is the final typical processing step in the downstream purification process that conditions the mAb to achieve pH, excipient content, and protein concentration to facilitate long-term storage, as well as the addition of stabilizing excipients to produce a formulated drug substance (FDS).

В данном контексте термин конечное концентрирование относится к конечному этапу, при котором трансмембранное давление перемещает воду и соли через проницаемую мембрану, что уменьшает объем жидкости и, таким образом, увеличивает концентрацию белка до желаемой цели для хранения и/или формирования в состав. Пул, полученный на этапе конечного концентрирования, представляет собой конечный концентрированный пул (FCP). Этот этап конечного концентрирования может выполняться в непрерывном или прерывистом режиме обработки.In this context, the term final concentration refers to the final step in which transmembrane pressure forces water and salts across the permeable membrane, which reduces the volume of liquid and thus increases the protein concentration to the desired target for storage and/or formulation. The pool obtained from the final concentration step is the final concentrated pool (FCP). This final concentration step can be performed in continuous or intermittent processing mode.

Термины биопродукт и промежуточный продукт очистки белка могут применяться взаимозаменяемо и относиться к любому антителу, фрагменту антитела, модифицированному антителу, белку, гликопротеину или гибридному белку, а также к конечным лекарственным веществам, очищенным после биореактора.The terms bioproduct and protein purification intermediate can be used interchangeably and refer to any antibody, antibody fragment, modified antibody, protein, glycoprotein or fusion protein, as well as the final drug substances purified after a bioreactor.

Термины контроль и контролирование относятся к коррекции количества или уровня концентрации критически важного показателя качества в собранной культуральной жидкости до предварительно определенного заданного значения.The terms control and monitoring refer to adjusting the amount or concentration level of a critical quality indicator in the collected culture fluid to a predetermined set point.

В данном контексте термин предварительная обработка относится к первому этапу, в ходе которого в биореакторах продуцируются антитела или терапевтические белки, обычно линиями бактериальных клеток или клеток млекопитающих. Предварительная обработка включает подготовку среды, культивирование клеток, а также разделение и сбор клеток. Когда клетки достигают желаемой плотности, их собирают и перемещают в последующую часть биопроцесса. Термин последующая обработка относится к выделению и очистке, которые осуществляются после сбора антитела или терапевтического белка из биореактора. Как правило, это означает извлечение продукта из водного раствора несколькими различными способами. Собранный продукт обрабатывают для обеспечения соответствия требованиям к чистоте и критически важным показателям качества во время последующей обработки.In this context, the term pretreatment refers to the first step during which antibodies or therapeutic proteins are produced in bioreactors, typically by bacterial or mammalian cell lines. Pretreatment includes media preparation, cell culture, and cell separation and collection. When the cells reach the desired density, they are collected and moved to the next part of the bioprocess. The term downstream refers to the isolation and purification that occurs after the antibody or therapeutic protein is collected from the bioreactor. Typically this means extracting the product from an aqueous solution in several different ways. The harvested product is processed to ensure it meets purity and critical quality requirements during downstream processing.

В данном контексте термин промежуточный продукт очистки белка относится к белку, который был собран из биореактора, и относится к любому промежуточному продукту, получаемому во время последующей обработки.As used herein, the term protein purification intermediate refers to the protein that has been collected from the bioreactor and refers to any intermediate product obtained during downstream processing.

Термин концентрированный промежуточный продукт очистки белка относится к промежуточному продукту очистки белка с концентрацией более 5 мг/мл. Более предпочтительно концентрация составляет от 50 до 300 мг/мл.The term concentrated protein purification intermediate refers to a protein purification intermediate with a concentration greater than 5 mg/mL. More preferably, the concentration is from 50 to 300 mg/ml.

Термины мониторинг и мониторирование относятся к регулярной проверке количества или уровня концентрации критически важного показателя качества в культуре клеток или в собранной культуральной жидкости.The terms monitoring and monitoring refer to regularly checking the quantity or concentration level of a critical quality indicator in a cell culture or in the collected culture fluid.

Термин собранная культуральная жидкость относится к жидкости, которая удаляется из биореактора, содержащего клетки, которые были разработаны для секреции представляющих интерес белков. Собранная культуральная жидкость оптимально содержит представляющий интерес секретируемый белок, например, моноклональное антитело.The term harvested culture fluid refers to the fluid that is removed from a bioreactor containing cells that have been engineered to secrete proteins of interest. The collected culture fluid optimally contains the secreted protein of interest, such as a monoclonal antibody.

В данном контексте термин критически важный показатель качества (CQA) относится к физическому, химическому, биологическому или микробиологическому свойству или характеристике, которые должны находиться в соответствующих рамках, диапазоне или распределении с целью обеспечения желаемого качества биологического терапевтического лекарственного средства. Эти характеристики могут влиять на безопасность, эффективность и/или активность. Критически важные показатели качества включают, помимо прочего, концентрацию белка, высокомолекулярные агенты, буферные вспомогательные вещества и рН.As used herein, the term critical quality attribute (CQA) refers to a physical, chemical, biological or microbiological property or characteristic that must be within an appropriate range, range or distribution in order to ensure the desired quality of a biological therapeutic drug. These characteristics may affect safety, efficacy and/or potency. Critical quality indicators include, but are not limited to, protein concentration, high molecular weight agents, buffering excipients, and pH.

В данном контексте термин составленное лекарственное вещество относится к активному ингредиенту, который предназначен для обеспечения фармакологической активности, но не включает промежуточные соединения, применяемые при синтезе такого ингредиента.As used herein, the term compounded drug substance refers to the active ingredient that is intended to provide pharmacological activity, but does not include intermediates used in the synthesis of such ingredient.

В данном контексте термин универсальная модель относится к математической корреляции спектральных свойств различных рекомбинантных белков, применяемой для прогнозирования критически важного показателя качества.In this context, the term universal model refers to the mathematical correlation of the spectral properties of different recombinant proteins used to predict a critical quality indicator.

В данном контексте термин специфическая модель mAb относится к математической корреляции спектральных свойств одного конкретного белка, применяемой для прогнозирования критически важного показателя качества.In this context, the term mAb specific model refers to the mathematical correlation of the spectral properties of one specific protein used to predict a critical quality indicator.

В данном контексте термин титр относится к количеству молекул антитела или белка в растворе.In this context, the term titer refers to the number of antibody or protein molecules in solution.

- 6 046325- 6 046325

II. Системы и способы для характеризации продуктов последующей очистки белков.II. Systems and methods for characterizing products of subsequent protein purification.

В данном изобретении предлагаются системы и способы для мониторинга и контроля концентрации белка во время производства белка. Концентрированные белковые растворы трудно точно измерить из-за высокой коррелированной вязкости растворов (> 10 сП). Точная количественная оценка требует специального автономного оборудования и, как правило, разбавления раствора. При УФ/ДФ с высокой концентрацией, конечные уровни вспомогательных веществ являются функцией концентрации белка из-за эффекта Гиббса-Доннана. Мониторинг и анализ в реальном времени в ходе процесса изготовления недоступны, что приводит к увеличению времени обработки и более высокому риску брака в партии из-за несоблюдения CQA Описанные в данном документе системы и способы могут применяться для поточного мониторинга концентрации белка и других критически важных показателей качества.The present invention provides systems and methods for monitoring and controlling protein concentration during protein production. Concentrated protein solutions are difficult to measure accurately due to the high correlated viscosity of the solutions (>10 cP). Accurate quantification requires special off-line equipment and typically dilution of the solution. With high concentration UV/DF, final levels of excipients are a function of protein concentration due to the Gibbs-Donnan effect. Real-time monitoring and analysis during the manufacturing process is not available, resulting in longer processing times and a higher risk of batch failure due to non-compliance with CQA. The systems and methods described herein can be used to monitor protein concentration and other critical quality indicators on-line .

В одном варианте осуществления данного изобретения система рамановской спектроскопии представляет собой поточную систему или систему рамановской спектроскопии in situ, применяемую во время изготовления конечного концентрированного пула, который может быть высококонцентрированным (> 150 г/л). Обычно систему рамановской спектроскопии применяют после получения промежуточного продукта очистки белка, например, во время обработки промежуточного продукта очистки белка после сбора из биореактора или системы культивирования с подпиткой и последующей очистки. На фиг. 1 продемонстрирован типовый процесса очистки белка. Обычно промежуточный продукт очистки белка собирают из клеточной культуры (100) и обрабатывают с помощью различных этапов очистки, таких как аффинный захват (110), инактивация вирусов (120), заключительная хроматографическая очистка (130 и 140), фильтрация с задержкой вирусов (150) и ультрафильтрация/диафильтрация (160), для изготовления конечного концентрированного пула, который затем формируют в лекарственное вещество. В одном варианте осуществления данного изобретения мониторинг концентрации белка в собранной культуральной жидкости осуществляется с помощью рамановской спектроскопии in situ.In one embodiment of the present invention, the Raman spectroscopy system is an in-line or in situ Raman spectroscopy system used during the production of a final concentrated pool, which may be highly concentrated (>150 g/L). Typically, a Raman spectroscopy system is used after the production of a protein purification intermediate, for example, during processing of a protein purification intermediate after collection from a bioreactor or fed culture system and subsequent purification. In fig. Figure 1 demonstrates a typical protein purification process. Typically, the protein purification intermediate is collected from cell culture (100) and processed through various purification steps such as affinity capture (110), virus inactivation (120), final chromatographic purification (130 and 140), virus retention filtration (150) and ultrafiltration/diafiltration (160) to produce a final concentrated pool, which is then formed into a drug substance. In one embodiment of the present invention, the protein concentration in the collected culture fluid is monitored using in situ Raman spectroscopy.

А. Рамановская спектроскопия.A. Raman spectroscopy.

В одном варианте осуществления данного изобретения мониторинг и контроль концентрации белка в собранной культуральной жидкости осуществляется с помощью рамановской спектроскопии. Рамановская спектроскопия представляет собой форму колебательной спектроскопии, которая предоставляет информацию о молекулярных колебаниях, которую можно применять для идентификации образцов и количественного определения критически важных показателей качества. Рамановский анализ in situ представляет собой метод анализа образца в его исходном местоположении без необходимости извлечения части образца для анализа в рамановском спектрометре. Рамановский анализ in situ выгоден тем, что анализаторы для рамановской спектроскопии являются неинвазивными и неразрушающими, что снижает риск загрязнения и потери качества белка. Поточный рамановский анализ может быть реализован для обеспечения непрерывной обработки при мониторинге концентрации белка в собранной культуральной жидкости, промежуточных продуктах очистки белка и/или конечном концентрированном пуле.In one embodiment of the present invention, the protein concentration in the collected culture fluid is monitored and controlled using Raman spectroscopy. Raman spectroscopy is a form of vibrational spectroscopy that provides molecular vibrational information that can be used to identify samples and quantify critical quality attributes. In situ Raman analysis is a method of analyzing a sample at its original location without the need to remove part of the sample for analysis in a Raman spectrometer. In situ Raman analysis is advantageous because Raman spectroscopy analyzers are non-invasive and non-destructive, reducing the risk of contamination and loss of protein quality. On-line Raman analysis can be implemented to provide continuous processing while monitoring protein concentrations in the collected culture fluid, protein purification intermediates, and/or the final concentrated pool.

Рамановский анализ in situ может обеспечить в реальном времени оценку концентрации белка в промежуточных продуктах очистки белка. Например, исходные спектральные данные, полученные с помощью рамановской спектроскопии in situ, можно применять для получения и контроля текущей концентрации белка в промежуточных продуктах очистки белка. В этом аспекте, чтобы гарантировать, что исходные спектральные данные постоянно обновляются, указанные спектральные данные рамановской спектроскопии необходимо собирать примерно каждые 5 с - 10 ч. В другом варианте осуществления данного изобретения спектральные данные необходимо собирать примерно каждые 15 мин - 1 ч. В еще одном варианте осуществления данного изобретения спектральные данные необходимо собирать примерно каждые 20-30 мин.In situ Raman analysis can provide real-time estimates of protein concentrations in protein purification intermediates. For example, raw spectral data obtained from in situ Raman spectroscopy can be used to obtain and monitor the ongoing protein concentration of protein purification intermediates. In this aspect, to ensure that the original spectral data is continually updated, said Raman spectroscopy spectral data must be collected approximately every 5 seconds to 10 hours. In another embodiment of the present invention, spectral data must be collected approximately every 15 minutes to 1 hour. In yet another In an embodiment of the present invention, spectral data must be collected approximately every 20-30 minutes.

Мониторинг концентрации белка в промежуточном продукте очистки белка можно проанализировать с помощью любого коммерчески доступного анализатора рамановской спектроскопии, который позволяет проводить рамановский анализ in situ. Рамановский анализатор in situ должен быть способен получать исходные спектральные данные в промежуточном продукте очистки белка. Например, рамановский анализатор должен быть оборудован зондом, который можно установить на линию жидкостного контура. Пригодные рамановские анализаторы включают, помимо прочего, анализаторы RamanRXN2 и RamanRXN4 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган).Monitoring the protein concentration of the protein purification intermediate can be analyzed using any commercially available Raman spectroscopy analyzer that allows in situ Raman analysis. The in situ Raman analyzer must be capable of obtaining raw spectral data from the protein purification intermediate. For example, a Raman analyzer must be equipped with a probe that can be installed in the fluid line. Suitable Raman analyzers include, but are not limited to, RamanRXN2 and RamanRXN4 analyzers (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, MI).

Исходные спектральные данные, полученные с помощью рамановской спектроскопии in situ, можно сравнивать с автономными измерениями концентрации белка, чтобы коррелировать пики в спектральных данных с концентрацией белка. Автономные измерения концентрации белка можно применять для определения того, какие спектральные области демонстрируют сигнал белка. Данные автономных измерений могут быть собраны с помощью любого пригодного для этого аналитического способа. В случае концентрации белка, например, автономные измерения могут быть получены с помощью SoloVPE (Ctechnologies). Кроме того, любой тип многопараметрического программного пакета, например SIMCA 13 (MKS Data Analytic Solutions, Умео, Швеция), можно применять для корреляции пиков в исходных спектральных данных с автономными измерениями концентрации белка. Однако в некоторых вариантах осуществления данного изобретения может быть необходимо предварительно обработать исходные спектральные данные с помощью спектральных фильтров для удаления любых изменяющихся исходныхRaw spectral data obtained from in situ Raman spectroscopy can be compared with offline protein concentration measurements to correlate peaks in the spectral data with protein concentration. Offline protein concentration measurements can be used to determine which spectral regions exhibit a protein signal. Offline measurement data can be collected using any suitable analytical method. In the case of protein concentration, for example, offline measurements can be obtained using SoloVPE (Ctechnologies). In addition, any type of multiparameter software package, such as SIMCA 13 (MKS Data Analytic Solutions, Umeå, Sweden), can be used to correlate peaks in raw spectral data with offline protein concentration measurements. However, in some embodiments of the present invention, it may be necessary to pre-process the original spectral data using spectral filters to remove any changing original

- 7 046325 состояний. Например, исходные спектральные данные могут быть предварительно обработаны с помощью любого типа метода сглаживания или нормализации данных. Нормализация может потребоваться для корректировки любых изменений зонда, оптики, мощности лазера и времени экспозиции рамановским анализатором. В одном варианте осуществления данного изобретения исходные спектральные данные можно обработать с помощью метода сглаживания данных, такого как 1-я производная со сглаживанием 21 см-1, и метода нормализации, такого как стандартное отклонение случайной величины с нормальным распределением (SNV). Эти методы предварительной обработки могут быть объединены для определенных спектральных областей с целью улучшения модельного прогнозирования.- 7 046325 states. For example, the raw spectral data may be preprocessed using any type of data smoothing or normalization technique. Normalization may be required to correct for any changes in the probe, optics, laser power, and Raman analyzer exposure time. In one embodiment of the present invention, the raw spectral data can be processed using a data smoothing method, such as 1st derivative with 21 cm -1 smoothing, and a normalization method, such as standard deviation of a normally distributed random variable (SNV). These preprocessing techniques can be combined for specific spectral regions to improve model prediction.

На полученных спектральных данных также может быть выполнено хемометрическое моделирование. В этом аспекте, для спектральных данных можно применять один или большее количество многопараметрических методов, включая, помимо прочего, дробные наименьшие квадраты (PLS), анализ главных компонентов (РСА), ортогональные дробные наименьшие квадраты (OPLS), многомерную регрессию, каноническую корреляцию, факторный анализ, кластерный анализ, графические методы и т.п. В одном варианте осуществления данного изобретения полученные спектральные данные применяют для создания регрессионной модели PLS. Регрессионную модель PLS можно создать путем проецирования прогнозируемых переменных и наблюдаемых переменных в новое пространство. В этом аспекте, регрессионную модель PLS можно создать с использованием значений измерений, полученных из рамановского анализа, и значений автономных измерений. Регрессионная модель PLS предоставляет прогнозируемые значения процесса, например, прогнозируемое значение концентрации белка. В одном варианте осуществления данного изобретения указанная модель обеспечивает прогнозируемые значения концентрации белка с ошибкой < 5% по сравнению с автономными значениями концентрации белка. В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения указанная модель обеспечивает прогнозируемые значения концентрации белка с ошибкой < 3% по сравнению с автономными значениями концентрации белка.Chemometric modeling can also be performed on the obtained spectral data. In this aspect, one or more multivariate methods can be applied to the spectral data, including, but not limited to, fractional least squares (PLS), principal component analysis (PCA), orthogonal fractional least squares (OPLS), multivariate regression, canonical correlation, factorial analysis, cluster analysis, graphical methods, etc. In one embodiment of the present invention, the acquired spectral data is used to create a PLS regression model. A PLS regression model can be created by projecting predicted variables and observed variables into a new space. In this aspect, a PLS regression model can be created using measurement values obtained from Raman analysis and offline measurement values. The PLS regression model provides predicted process values, such as the predicted value of protein concentration. In one embodiment of the present invention, the model provides predicted protein concentration values with an error of <5% compared to offline protein concentration values. In a preferred embodiment of the present invention, the model provides predicted protein concentration values with an error of <3% compared to offline protein concentration values.

После хемометрического моделирования к прогнозируемым значениям концентрации белка можно применить метод обработки сигналов. В одном варианте осуществления данного изобретения указанный метод обработки сигналов уменьшит изменчивость модели и ошибку прогнозирования. В этом аспекте один или большее количество методов предварительной обработки можно применять к прогнозируемым значениям концентрации белка. Также можно применять любые методы предварительной обработки, известные специалистам в данной области техники. Например, метод подавления помех может включать в себя сглаживание данных и/или отклонение сигнала. Сглаживание достигается с помощью серии алгоритмов сглаживания и фильтров, в то время как для подавления помех используются характеристики сигнала, чтобы идентифицировать данные, которые не следует включать в анализируемые спектральные данные. В одном варианте осуществления данного изобретения прогнозируемые значения концентрации белка уменьшаются фильтром, подавляющим помехи. Фильтр, подавляющий помехи, обеспечивает окончательные прогнозируемые значения концентрации белка. В этом аспекте, метод подавления помех объединяет исходные измерения с основанной на модели оценкой того, что должно дать измерение в соответствии с моделью. В одном варианте осуществления данного изобретения метод подавления помех объединяет текущее прогнозируемое значение концентрации белка с его неопределенностями. Неопределенности можно определить по повторяемости прогнозируемых значений концентрации белка и текущих значений концентрации белка. Как только наблюдается следующее прогнозируемое значение концентрации белка, оценка прогнозируемого значения концентрации белка обновляется с учетом средневзвешенного значения, в котором оценкам с большей достоверностью придается больший вес. С помощью итеративного подхода, конечные значения концентрации белка могут быть обновлены на основе предыдущего измерения и текущего измерения. В этом аспекте, алгоритм должен быть рекурсивным и иметь возможность функционировать в реальном времени, чтобы использовать текущее прогнозируемое значение концентрации белка, предыдущее значение и экспериментально определенные константы. Метод подавления помех повышает надежность измерений, полученных в результате рамановского анализа, и прогнозов PLS за счет уменьшения помех, на которые будет действовать автоматический контроллер отзыва.After chemometric modeling, a signal processing technique can be applied to the predicted protein concentration values. In one embodiment of the present invention, this signal processing technique will reduce model variability and prediction error. In this aspect, one or more pretreatment methods can be applied to the predicted protein concentration values. Any pre-treatment methods known to those skilled in the art may also be used. For example, the noise reduction technique may include data smoothing and/or signal rejection. Smoothing is achieved through a series of smoothing algorithms and filters, while noise reduction uses signal characteristics to identify data that should not be included in the spectral data being analyzed. In one embodiment of the present invention, the predicted protein concentration values are reduced by a noise suppression filter. The noise suppression filter provides the final predicted protein concentration values. In this aspect, the noise reduction method combines the original measurements with a model-based estimate of what the measurement should produce according to the model. In one embodiment of the present invention, the noise reduction method combines the current predicted protein concentration with its uncertainties. Uncertainties can be determined by the repeatability of predicted protein concentration values and current protein concentration values. As soon as the next predicted protein concentration value is observed, the estimate of the predicted protein concentration value is updated using a weighted average, which gives more weight to estimates with higher confidence. Using an iterative approach, the final protein concentration values can be updated based on the previous measurement and the current measurement. In this aspect, the algorithm must be recursive and be able to operate in real time to use the current predicted protein concentration value, the previous value and experimentally determined constants. The noise reduction technique improves the reliability of Raman measurements and PLS predictions by reducing the noise that the automatic recall controller will act upon.

В. Способы применения.B. Methods of application.

Описанные способы можно применять для мониторинга и контроля концентрации белка в собранной культуральной жидкости и/или промежуточных жидкостях очистки белка во время последующих процессов очистки белка. Обычные последующие процессы очистки включают, помимо прочего, центрифугирование, прямую глубинную фильтрацию, аффинную очистку на основе белка А, этапы инактивации вирусов, ионообменную хроматографию, хроматографию гидрофобного взаимодействия, эксклюзионную хроматографию, ультрафильтрацию/диафильтрацию, фильтрацию с задержкой вирусов и их комбинации. Эти типовые операции осуществляют в определенной последовательной комбинации для выделения представляющего интерес белка и обеспечения контроля примесей и/или критически важных показателей качества до получения составленного лекарственного вещества. В одном варианте осуществления данного изобретения описанные способы включают рамановский зонд, установленный на линииThe described methods can be used to monitor and control the protein concentration in the collected culture fluid and/or protein purification intermediate fluids during subsequent protein purification processes. Common downstream purification processes include, but are not limited to, centrifugation, direct depth filtration, protein A affinity purification, virus inactivation steps, ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, size exclusion chromatography, ultrafiltration/diafiltration, virus retention filtration, and combinations thereof. These typical operations are carried out in a specific sequential combination to isolate the protein of interest and provide control of impurities and/or critical quality parameters before obtaining the formulated drug substance. In one embodiment of the present invention, the described methods include a Raman probe installed in line

- 8 046325 жидкостного контура. В другом варианте осуществления данного изобретения описанные способы можно применять для изготовления концентрированного промежуточного продукта очистки белка или конечного концентрированного пула.- 8 046325 liquid circuit. In another embodiment of the present invention, the described methods can be used to make a concentrated protein purification intermediate or a final concentrated pool.

1. Титр антител и концентрация белка.1. Antibody titer and protein concentration.

Как титр антител, так и концентрация белка являются важными факторами при очистке биопродуктов. Титр антител, измеренный после начального сбора жидкости для культивирования клеток, важен для определения загрузки колонки и обеспечения надежного процесса очистки для удаления примесей. Мониторинг концентрации белка на всех этапах очистки важен как для обеспечения надлежащей концентрации конечного продукта, так и для надлежащего выполнения типовых операций очистки. Ненадлежащая концентрация белка может привести к получению неэффективных лекарственных препаратов или производству неэффективных лекарственных веществ.Both antibody titer and protein concentration are important factors in the purification of bioproducts. The antibody titer measured after the initial collection of cell culture fluid is important to determine column loading and ensure a reliable purification process to remove impurities. Monitoring protein concentrations throughout all purification steps is important both to ensure proper concentration of the final product and to ensure proper performance of typical purification operations. Inadequate protein concentrations can result in ineffective drugs or the production of ineffective drug substances.

В одном варианте осуществления данного изобретения собранную культуральную жидкость подвергают рамановскому спектральному анализу сразу после сбора, но до начала какой-либо дополнительной очистки. Рамановские спектральные данные можно применять после сбора для количественного определения титра антител в собранной культуральной жидкости. Концентрацию белка можно измерить с помощью описанных способов в ходе множества этапов во время процесса очистки белка, например, во время аффинного захвата, во время заключительной хроматографической очистки, во время фильтрации с задержкой вирусов или во время ультрафильтрации/диафильтрации. Встроенные в линию рамановские зонды могут обнаруживать рамановское рассеяние в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка в жидкостном контуре без удаления образца из системы, обеспечивая тем самым аналитические характеристики, которые обычно определяются в автономном режиме.In one embodiment of the present invention, the collected culture liquid is subjected to Raman spectral analysis immediately after collection, but before any further purification begins. Raman spectral data can be used after collection to quantify the antibody titer in the collected culture fluid. Protein concentration can be measured using the described methods during multiple steps during the protein purification process, for example, during affinity capture, during final chromatographic purification, during virus retention filtration, or during ultrafiltration/diafiltration. In-line Raman probes can detect Raman scattering in the collected culture fluid and/or protein purification intermediate in the liquid loop without removing the sample from the system, thereby providing analytical performance that is typically determined off-line.

В одном варианте осуществления данного изобретения, если концентрация белка выходит за пределы предварительно определенной концентрации во время ультрафильтрации/диафильтрации, система получает уведомление, и промежуточный продукт очистки белка изменяется соответствующим образом. Например, если концентрация белка в промежуточном продукте очистки белка ниже предварительно определенной концентрации белка, промежуточный продукт очистки белка может быть дополнительно концентрирован путем проведения ультрафильтрации/диафильтрации.In one embodiment of the present invention, if the protein concentration falls outside the predetermined concentration during ultrafiltration/diafiltration, the system is notified and the protein purification intermediate is modified accordingly. For example, if the protein concentration of the protein purification intermediate is below the predetermined protein concentration, the protein purification intermediate can be further concentrated by ultrafiltration/diafiltration.

В одном варианте осуществления данного изобретения этап концентрирования проводят с помощью аффинной хроматографии на основе белка А.In one embodiment of the present invention, the concentration step is carried out using Protein A affinity chromatography.

2. Соотношение препарат - антитело.2. Drug-antibody ratio.

В другом варианте осуществления данного изобретения описанные способы можно применять для мониторинга и контроля соотношения препарат - антитело (DAR). DAR представляет собой показатель качества, который отслеживается во время разработки конъюгатов антитело-препарат (ADC), конъюгатов антитело-радионуклид (ARC) и общих белковых конъюгатов (сильнодействующие стероиды, нецитотоксические нагрузки и т.д.) для обеспечения постоянного качества продукта и облегчения последующей маркировки продукта относительно нагрузки. DAR представляет собой среднее количество лекарственных средств или других терапевтических молекул, конъюгированных с антителами, и является важным показателем качества при изготовлении терапевтических конъюгатов. Значение DAR влияет на эффективность конъюгированного лекарственного средства, поскольку низкая нагрузка лекарственным средством снижает активность этого лекарственного средства, в то время как высокая нагрузка может отрицательно повлиять на фармакокинетику и безопасность.In another embodiment of the present invention, the described methods can be used to monitor and control the drug-antibody ratio (DAR). DAR is a quality indicator that is monitored during the development of antibody-drug conjugates (ADCs), antibody-radionuclide conjugates (ARCs), and general protein conjugates (potent steroids, noncytotoxic loads, etc.) to ensure consistent product quality and facilitate subsequent product labeling regarding load. DAR represents the average amount of drugs or other therapeutic molecules conjugated to antibodies and is an important quality indicator in the manufacture of therapeutic conjugates. The DAR value influences the efficacy of a conjugate drug because a low drug load reduces the activity of that drug, while a high load can negatively impact pharmacokinetics and safety.

В одном варианте осуществления данного изобретения конъюгаты антитело-радионуклид подвергают рамановскому спектральному анализу сразу после конъюгирования, но до проведения какой-либо дополнительной очистки. Рамановские спектральные данные можно применять после конъюгации для определения DAR.In one embodiment of the present invention, antibody-radionuclide conjugates are subjected to Raman spectral analysis immediately after conjugation, but before any further purification. Raman spectral data can be used after conjugation to determine DAR.

В одном варианте осуществления данного изобретения, если DAR выходит за пределы предварительно определенной концентрации во время обработки, система получает уведомление, и промежуточный продукт ADC изменяется соответствующим образом. Например, если DAR в промежуточном продукте ADC ниже предварительно определенного DAR, компоненты реакции конъюгации могут быть изменены, например, могут быть оптимизированы концентрации реагентов, может быть изменен тип линкера, а также может быть оптимизирована температура или другие переменные производственного процесса.In one embodiment of the present invention, if the DAR goes beyond a predetermined concentration during processing, the system is notified and the ADC intermediate is modified accordingly. For example, if the DAR in an ADC intermediate is below a predetermined DAR, components of the conjugation reaction may be modified, such as reagent concentrations may be optimized, linker type may be changed, and temperature or other manufacturing process variables may be optimized.

3. Буферные вспомогательные вещества.3. Buffer auxiliaries.

Описанные способы можно применять для мониторинга и контроля уровней буферных вспомогательных веществ в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка во время последующей очистки. Буферные вспомогательные вещеста, которые обычно применяются при изготовлении моноклональных антител, включают, помимо прочих, ацетат, цитрат, гистидин, сукцинат, фосфат и гидроксиметиламинометан (Трис), пролин и аргинин. Вспомогательные вещества из группы поверхностно-активных агентов включают, помимо прочих, полисорбат 80 (Твин 80), полисорбат 20 (Твин 20) и полоксамер 188. Вспомогательных вещества из группы полиолов/дисахаридов/полисахаридов включают, помимо прочих, маннит, сорбит, сахарозу и декстран 40. Антиоксидантные вспомогательные вещества включают, помимо прочих, аскорбиновую кислоту, метионинThe described methods can be used to monitor and control the levels of buffer excipients in the collected culture fluid and/or protein purification intermediate during subsequent purification. Buffering excipients that are commonly used in the manufacture of monoclonal antibodies include, but are not limited to, acetate, citrate, histidine, succinate, phosphate and hydroxymethylaminomethane (Tris), proline and arginine. Surfactant excipients include, but are not limited to, polysorbate 80 (Tween 80), polysorbate 20 (Tween 20), and poloxamer 188. Polyol/disaccharide/polysaccharide excipients include, but are not limited to, mannitol, sorbitol, sucrose, and dextran 40. Antioxidant excipients include, but are not limited to, ascorbic acid, methionine

- 9 046325 и этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТК). Два широко применяемых вспомогательных вещества из группы аминокислот представляют собой гистидин и аргинин. В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения вспомогательное вещество, которое подлежит мониторингу и контролю, представляет собой гистидин и аргинин.- 9 046325 and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Two commonly used amino acid excipients are histidine and arginine. In a preferred embodiment of the present invention, the excipient that is to be monitored and controlled is histidine and arginine.

Концентрации вспомогательного вещества конечного концентрированного пула отличаются от состава буфера для диафильтрации из-за комбинации эксклюзионного объема и эффектов Доннана. Эффект Доннана представляет собой явление, которое возникает из-за удержания чистого положительно заряженного белка мембраной во время УФ/ДФ в сочетании с требованием нейтральности заряда как в ретентате, так и в пермеатах. Чтобы сбалансировать положительно заряженный белок, отрицательно заряженные компоненты буфера обогащают ретентатом по сравнению с буфером для диафильтрации, а положительно заряженные компоненты буфера удаляют. Этот эффект может привести к тому, что рН FCP и концентрации буферного вспомогательного вещества будут существенно отличаться от композиции буфера для диафильтрации (Stoner, et al., J Pharm Sci, 93: 2332-2342 (2004)).The excipient concentrations of the final concentrated pool differ from the composition of the diafiltration buffer due to a combination of exclusion volume and Donnan effects. The Donnan effect is a phenomenon that occurs due to the retention of pure, positively charged protein by the membrane during UV/DF, coupled with the requirement for charge neutrality in both the retentate and permeate. To balance the positively charged protein, the negatively charged components of the buffer are enriched in the retentate relative to the diafiltration buffer, and the positively charged components of the buffer are removed. This effect can cause the FCP pH and buffer excipient concentrations to be significantly different from the diafiltration buffer composition (Stoner, et al., J Pharm Sci, 93: 2332-2342 (2004)).

Эксклюзионный объем описывает характеристики высококонцентрированных образцов, в которых белок занимает значительную часть объема раствора. Буфер исключается из объема, занимаемого белком, что приводит к снижению концентраций растворенных веществ в буфере по мере увеличения концентрации белка, выраженного в молях (или массе) растворенных веществ на объем раствора. Буфер исключается из объема, занимаемого белком, что приводит к снижению концентраций растворенных веществ в буфере по мере увеличения концентрации белка, выраженной в молях (или массе) растворенных веществ на объем раствора.Exclusion volume describes the characteristics of highly concentrated samples in which the protein occupies a significant portion of the solution volume. The buffer is excluded from the volume occupied by the protein, causing the solute concentrations in the buffer to decrease as the protein concentration, expressed as moles (or mass) of solutes per volume of solution, increases. The buffer is excluded from the volume occupied by the protein, causing the solute concentrations in the buffer to decrease as the protein concentration, expressed as moles (or mass) of solutes per volume of solution, increases.

Основываясь на обоих этих принципах и на том, что уровни буферного вспомогательного вещества являются критически важными показателями качества, поточные рамановские зонды минимизируют автономную аналитическую характеризацию и обеспечивают дальнейшее понимание процесса, чтобы гарантировать, что уровни вспомогательного вещества являются достаточными для составления композиции.Based on both of these principles and the fact that buffer excipient levels are critical quality indicators, in-line Raman probes minimize off-line analytical characterization and provide further process insight to ensure that excipient levels are sufficient for formulation.

4. Высокомолекулярные примеси.4. High molecular weight impurities.

При изготовлении моноклональных антител низкие уровни примесей, связанных с продуктом, часто определяются даже после проведения расширенных этапов очистки. Агенты с высокой молекулярной массой (HMW) (например, виды димеров антител) представляют собой примеси, связанные с продуктом, которые вносят вклад в неоднородность размеров продуктов mAb. Образование HMW-агентов в терапевтическом лекарственном препарате mAb в результате агрегации белков может потенциально поставить под угрозу как эффективность, так и безопасность лекарственного средства. HMW-агенты считаются CQA, которые подлежат регулярному мониторингу во время разработки лекарственных средств и как часть испытания при выпуске очищенных белковых лекарственных продуктов во время изготовления.In the manufacture of monoclonal antibodies, low levels of product-related impurities are often detected even after extensive purification steps. High molecular weight (HMW) agents (eg, antibody dimer species) are product-associated impurities that contribute to the size heterogeneity of mAb products. The formation of HMW agents in a therapeutic mAb drug through protein aggregation can potentially compromise both the efficacy and safety of the drug. HMW agents are considered CQAs that are subject to regular monitoring during drug development and as part of testing for the release of purified protein drug products during manufacture.

В одном варианте осуществления данного изобретения описанные способы можно применять для идентификации белковых лекарственных продуктов, которые содержат HMW-агенты. HMW-агенты можно обнаружить с помощью рамановской спектроскопии на различных этапах во время процесса очистки, включая, помимо прочего, во время аффинного захвата, во время инактивации вирусов, во время заключительной хроматографической очистки, во время фильтрации с задержкой вирусов, во время ультрафильтрации/диафильтрации или их комбинаций.In one embodiment of the present invention, the described methods can be used to identify protein drug products that contain HMW agents. HMW agents can be detected using Raman spectroscopy at various stages during the purification process, including, but not limited to, during affinity capture, during virus inactivation, during final chromatographic purification, during virus retention filtration, during ultrafiltration/diafiltration or combinations thereof.

В одном варианте осуществления данного изобретения с помощью описанных способов обнаруживают HMW-агенты в собранной культуральной жидкости, и при этом указанную жидкость дополнительно обрабатывают для удаления HMW-агентов. Способы удаления HMW-агентов из культуральной жидкости включают дополнительные этапы очистки, включая, помимо прочего, катионообменную хроматографию и анионообменную хроматографию.In one embodiment of the present invention, HMW agents are detected in the collected culture fluid using the described methods, and said fluid is further processed to remove the HMW agents. Methods for removing HMW agents from culture fluid involve additional purification steps including, but not limited to, cation exchange chromatography and anion exchange chromatography.

С. Системы УФ/ДФ.C. UV/DF systems.

На фиг. 6 продемонстрирована система обработки ультрафильтрацией/диафильтрацией, включая различные локализации для поточных рамановских зондов (цифры 1-4 в кружке). Промежуточный продукт для очистки белка перекачивается в емкость для ретентата 205 с помощью диафильтрационного насоса 200, который может быть перистальтическим, роторным, перекачивающим или диафрагменным насосом. Жидкость из резервуара для ретентата 205 течет к насосу подачи 210, который может быть роторным, перистальтическим или диафрагменным насосом, мимо клапана давления подачи 215 и в модуль тангенциальной поточной фильтрации (TFFM) 220. В TFFM 220 промежуточный продукт очистки белка подвергают ультрафильтрации через мембрану. Биопродукт, представляющий интерес, удерживается в жидкости (ретентате), в то время как вода и растворенные вещества с низким молекулярным весом, включая буферные вспомогательные вещества, проходят через мембрану в пермеате (фильтрате), который выходит из системы, проходя через клапан регулировки давления пермеата 225 в резервуар для отходов 230. Ретентат выходит из TFFM 220 и проходит через клапан регулировки давления ретентата 235, клапан регулировки трансмембранного давления 240 и канал возврата ретентата 245, по которому он течет обратно в сосуд для ретентата 205. Описанный процесс можно повторять по мере необходимости, чтобы сконцентрировать биопродукт, удалить примеси и убедиться, что CQA находятся в допустимых пределах. Во время диафильтрации применяется тот же путь потока, что и описанный выше, при котоIn fig. Figure 6 demonstrates the ultrafiltration/diafiltration processing system, including various localizations for in-line Raman probes (circled numbers 1-4). The protein purification intermediate is pumped into the retentate vessel 205 using a diafiltration pump 200, which may be a peristaltic, rotary, transfer or diaphragm pump. Liquid from retentate reservoir 205 flows to feed pump 210, which may be a rotary, peristaltic or diaphragm pump, past feed pressure valve 215 and into tangential flow filtration module (TFFM) 220. In TFFM 220, the protein purification intermediate is ultrafiltrated through a membrane. The bioproduct of interest is retained in a liquid (retentate) while water and low molecular weight solutes, including buffer auxiliaries, pass through the membrane in the permeate (filtrate), which exits the system through a permeate pressure control valve 225 into waste reservoir 230. The retentate exits the TFFM 220 and passes through the retentate pressure control valve 235, the transmembrane pressure control valve 240, and the retentate return channel 245, through which it flows back to the retentate vessel 205. The described process can be repeated as needed. , to concentrate the bioproduct, remove impurities and ensure CQAs are within acceptable limits. During diafiltration, the same flow path as described above is applied, where

- 10 046325 ром проницаемые растворенные вещества заменяются по мере того, как новый буфер вымывается в поток продукта. Когда новый буфер добавляется с той же скоростью, что и пермеат удаляется из системы, сумма объема резервуара для ретентата и объем тормозного удержания определяет объем системы. Объем одного оборота (TOV) определяется как количество буфера для диафильтрации, добавляемого в процессе ультрафильтрации/ультрафильтрации, равное системному объему. Как правило, замена 8-кратного объема системы (8 TOV) обеспечивает замену буфера > 99,9% (Schwarts, L., Scientific and Technical Report, PN 33289)- 10 046325 rum permeable solutes are replaced as new buffer is washed into the product stream. When new buffer is added at the same rate as permeate is removed from the system, the sum of the retentate reservoir volume and the brake retention volume determines the system volume. Volume per turnover (TOV) is defined as the amount of diafiltration buffer added during the ultrafiltration/ultrafiltration process equal to the system volume. Typically, replacing 8 times the system volume (8 TOV) provides >99.9% buffer replacement (Schwarts, L., Scientific and Technical Report, PN 33289)

Кроме того, во время процесса УФ/ДФ необходимо перемешивать раствор белка в сосуде для ретентата 205. Из-за различий в плотности между буфером для диафильтрации, возвратным ретентатом и объемным ретентатом во время диафильтрации требуется, чтобы перемешивание в резервуаре было достаточным для обеспечения адекватного обмена буфера, но достаточно умеренным, чтобы избежать сдвига, поскольку это, как было замечено, приводит к агрегации белка и генерации невидимых частиц (SVP) в определенных продуктах. Кроме того, важно обеспечить адекватное перемешивание возвратного ретентата на этапах концентрирования, чтобы предотвратить поляризацию концентрации белка в резервуаре для ретентата, приводящую к доставке более высоких концентраций белка на мембраны УФ/ДФ.Additionally, during the UV/DF process, it is necessary to agitate the protein solution in the retentate vessel 205. Due to the density differences between the diafiltration buffer, the return retentate, and the bulk retentate during diafiltration, it is necessary that there is sufficient agitation in the vessel to ensure adequate exchange buffer, but moderate enough to avoid shearing as this has been observed to lead to protein aggregation and generation of invisible particles (SVPs) in certain products. Additionally, it is important to ensure adequate mixing of the return retentate during the concentration steps to prevent polarization of the protein concentration in the retentate reservoir, resulting in higher protein concentrations being delivered to the UV/DF membranes.

В одном варианте осуществления данного изобретения рамановский зонд помещают в положение 1, после диафильтрационного насоса 200 в резервуаре для ретентата 205. В альтернативном варианте рамановский зонд может быть помещен в положение 2 после резервуара для ретентата 205 на линии перед насосом подачи 210. В другом варианте осуществления данного изобретения рамановский зонд помещают на линии в положение 3 между нагнетательным насосом 215 и модулем тангенциальной поточной фильтрации 220. В еще одном варианте осуществления данного изобретения рамановский зонд помещают на линию возвратного ретентата 245. Расположение рамановского зонда имеет решающее значение для обеспечения точных линейных измерений в сложной системе, которая имеет технические и технологические ограничения.In one embodiment of the present invention, the Raman probe is placed in position 1, after the diafiltration pump 200 in the retentate reservoir 205. In an alternative embodiment, the Raman probe can be placed in position 2 after the retentate reservoir 205 in line before the feed pump 210. In another embodiment, of this invention, the Raman probe is placed in line at position 3 between the pressure pump 215 and the tangential flow filtration module 220. In yet another embodiment of the present invention, the Raman probe is placed on the return retentate line 245. The location of the Raman probe is critical to ensure accurate linear measurements in complex system that has technical and technological limitations.

D. Культура клеток.D. Cell culture.

Собранная культуральная жидкость может быть извлечена из биореактора, содержащего клетки, сконструированные для изготовления моноклональных антител. Термин клетка включает любую клетку, которая является пригодной для экспрессии последовательности рекомбинантной нуклеиновой кислоты. Клетки включают клетки прокариот и эукариот, такие как бактериальные клетки, клетки млекопитающих, клетки человека, клетки животных, отличных от человека, клетки птиц, клетки насекомых, клетки дрожжей или слитые клетки, такие как, например, гибридомы или квадромы. В некоторых вариантах осуществления данного изобретения указанная клетка представляет собой клетку человека, обезьяны, примата, хомяка, крысы или мыши. В других вариантах осуществления данного изобретения указанную клетку выбирают из следующих клеток: клетка яичника китайского хомяка (СНО) (например, СНО K1, DXB-11 CHO, Veggie-СНО), COS (например, COS-7), клетка сетчатки, Vero, CV1, почки (например, HEK293, 293 EBNA, MSR 293, MDCK, HaK, BHK21), HeLa, HepG2, WI38, MRC 5, Colo25, HB 8065, HL60, лимфоцит, например, Jurkat (Т-лимфоцит) или Дауди (В-лимфоцит), А431 (эпидермальная), U937, 3Т3, L клетка, С127 клетка, SP2/0, NS-0, ММТ-клетка, стволовая клетка, опухолевая клетка и клеточная линия, полученная из вышеупомянутых клеток. В некоторых вариантах осуществления данного изобретения указанная клетка содержит один или большее количество вирусных генов, например, клетка сетчатки, которая экспрессирует вирусный ген (например, клетка PER.C6®). В некоторых вариантах осуществления данного изобретения указанная клетка представляет собой клетку СНО. В других вариантах осуществления данного изобретения указанная клетка представляет собой клетку СНО K1.The collected culture fluid can be recovered from a bioreactor containing cells engineered to produce monoclonal antibodies. The term cell includes any cell that is suitable for expressing a recombinant nucleic acid sequence. Cells include prokaryotic and eukaryotic cells, such as bacterial cells, mammalian cells, human cells, non-human animal cells, avian cells, insect cells, yeast cells or fused cells such as, for example, hybridomas or quadromas. In some embodiments of the present invention, said cell is a human, monkey, primate, hamster, rat or mouse cell. In other embodiments of the present invention, said cell is selected from the following cells: Chinese hamster ovary (CHO) cell (e.g., CHO K1, DXB-11 CHO, Veggie-CHO), COS (e.g., COS-7), retinal cell, Vero, CV1, kidney (eg HEK293, 293 EBNA, MSR 293, MDCK, HaK, BHK21), HeLa, HepG2, WI38, MRC 5, Colo25, HB 8065, HL60, lymphocyte such as Jurkat (T-lymphocyte) or Daudi ( B lymphocyte), A431 (epidermal), U937, 3T3, L cell, C127 cell, SP2/0, NS-0, MMT cell, stem cell, tumor cell and a cell line derived from the above cells. In some embodiments of the present invention, said cell contains one or more viral genes, for example, a retinal cell that expresses a viral gene (eg, a PER.C6® cell). In some embodiments of the present invention, said cell is a CHO cell. In other embodiments of the present invention, said cell is a CHO K1 cell.

В процессе изготовлении белка, культура клеток с подпиткой или культура с подпиткой относится к культуре с подпиткой, когда клетки и культуральную среду сначала подают в сосуд для культивирования, а дополнительные питательные вещества для культуры вводят в культуру в ходе культивирования медленно дискретными порциями, с периодическим сбором клеток и/или продуктов перед прекращением культивирования или без такого сбора. Культура с подпиткой включает полунепрерывную культуру с подпиткой, в которой периодически вся культура (которая может включать клетки и среду) удаляется и заменяется свежей средой. Культура с подпиткой отличается от периодической культуры тем, что в периодической культуре все компоненты для культивирования клеток (включая клетки животных и все питательные вещества для культивирования) подают в сосуд для культивирования в начале процесса культивирования. Культура с подпиткой может отличаться от перфузионной культуры, поскольку супернатант не удаляется из сосуда для культивирования во время стандартного процесса с подпиткой, тогда как при перфузионном культивировании клетки удерживаются в культуре, например, путем фильтрации, и культуральная среда непрерывно или периодически вводится и удаляется из сосуда для культивирования. Однако во время культивирования клеток с подпиткой предполагается удаление образцов для целей тестирования. Процесс подпитки продолжается до тех пор, пока не будет определено, что достигнут максимальный рабочий объем и/или максимальная выработка белка, и впоследствии белок будет собран.In the protein manufacturing process, fed-batch cell culture or fed-batch culture refers to a fed-batch culture where cells and culture medium are first introduced into a culture vessel, and additional culture nutrients are introduced into the culture during culture in slow, discrete increments, with periodic collection cells and/or products before cessation of culture or without such collection. Fed-batch culture includes a semi-continuous fed-batch culture in which the entire culture (which may include cells and media) is periodically removed and replaced with fresh media. Fed-batch culture differs from batch culture in that in batch culture, all cell culture components (including animal cells and all culture nutrients) are supplied to the culture vessel at the beginning of the culture process. Fed-batch culture may differ from perfusion culture because the supernatant is not removed from the culture vessel during the standard fed-batch process, whereas in perfusion culture cells are maintained in culture, for example by filtration, and culture medium is continuously or periodically introduced and removed from the vessel for cultivation. However, during fed-batch cell culture, samples are expected to be removed for testing purposes. The feeding process continues until it is determined that maximum working volume and/or maximum protein production has been reached, and the protein is subsequently harvested.

Фраза непрерывное культивирование клеток относится к методике, применяемой для непрерывного роста клеток, обычно в определенной фазе роста. Например, если требуется постоянное поступлеThe phrase continuous cell culture refers to a technique used to continuously grow cells, usually at a specific growth phase. For example, if a constant supply is required

- 11 046325 ние клеток или требуется продуцирование конкретного представляющего интерес белка, культуре клеток может потребоваться поддержание в определенной фазе роста. Таким образом, чтобы поддерживать клетки в этой конкретной фазе, условия необходимо постоянно контролировать и соответствующим образом регулировать.- 11 046325 cell culture or the production of a particular protein of interest is required, the cell culture may need to be maintained at a specific growth phase. Thus, to maintain cells in this particular phase, conditions must be constantly monitored and adjusted accordingly.

Термины среда для культивирования клеток и среда для культивирования относятся к питательному раствору, применяемому для выращивания клеток млекопитающих, который обычно обеспечивает необходимые питательные вещества для усиления роста клеток, например, необходимый углеводный источник энергии, незаменимые (например, фенилаланин, валин, треонин, триптофан, метионин, лейцин, изолейцин, лизин и гистидин) и заменимые (например, аланин, аспарагин, аспарагиновая кислота, цистеин, глутаминовая кислота, глутамин, глицин, пролин, серин и тирозин) аминокислоты, микроэлементы, источники энергии, липиды, витамины и т.д. Среда для культивирования клеток может содержать экстракты, например, сыворотку или пептоны (гидролизаты), которые обеспечивают исходные ингридиенты, поддерживающее рост клеток. Среда может содержать экстракты дрожжевого или соевого происхождения вместо экстрактов животного происхождения. Среда с определенным химическим составом относится к среде для культивирования клеток, в которой все химические компоненты известны (т.е. имеют известную химическую структуру). Химически определенная среда полностью не содержит компонентов животного происхождения, таких как пептоны сывороточного или животного происхождения. В одном варианте осуществления данного изобретения указанная среда представляет собой среду определенного химического состава.The terms cell culture medium and culture medium refer to a nutrient solution used for growing mammalian cells that typically provides essential nutrients to enhance cell growth, such as an essential carbohydrate energy source, essential (e.g., phenylalanine, valine, threonine, tryptophan, methionine, leucine, isoleucine, lysine and histidine) and non-essential (e.g. alanine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glutamine, glycine, proline, serine and tyrosine) amino acids, trace elements, energy sources, lipids, vitamins, etc. d. Cell culture media may contain extracts, such as whey or peptones (hydrolysates), that provide the starting ingredients to support cell growth. The medium may contain extracts of yeast or soy origin instead of extracts of animal origin. Chemically defined medium refers to a cell culture medium in which all chemical components are known (ie, have a known chemical structure). The chemically defined medium is completely free of animal derived ingredients such as whey or animal derived peptones. In one embodiment of the present invention, said medium is a medium of a specific chemical composition.

Раствор также может содержать компоненты, которые увеличивают рост и/или выживаемость сверх минимального показателя, включая гормоны и факторы роста. Раствор может быть составлен с рН и концентрацией соли, которые являются оптимальными для выживания и пролиферации конкретной культивируемой клетки.The solution may also contain components that increase growth and/or survival beyond the minimum, including hormones and growth factors. The solution can be formulated with a pH and salt concentration that is optimal for the survival and proliferation of the particular cultured cell.

Е. Представляющие интерес белки.E. Proteins of interest.

С помощью описанных способов можно осуществлять мониторинг любого представляющего интерес белка, пригодного для экспрессии в прокариотических или эукариотических клетках. Например, представляющий интерес белок включает, помимо прочего, антитело или его антигенсвязывающий фрагмент, химерное антитело или его антигенсвязывающий фрагмент, ScFv или его фрагмент, слитый с Fc белок или его фрагмент, фактор роста или его фрагмент, цитокин или его фрагмент, или внеклеточный домен рецептора клеточной поверхности или его фрагмент. Представляющие интерес белки могут представлять собой простые полипептиды, состоящие из одной субъединицы, или сложные полисубъединичные белки, содержащие две или большее количество субъединиц. Представляющий интерес белок может быть биофармацевтическим продуктом, пищевой добавкой или консервантом или любым белковым продуктом, подлежащим очистке и соответствию стандартам качества.Using the methods described, any protein of interest suitable for expression in prokaryotic or eukaryotic cells can be monitored. For example, a protein of interest includes, but is not limited to, an antibody or an antigen-binding fragment thereof, a chimeric antibody or an antigen-binding fragment thereof, a ScFv or a fragment thereof, an Fc fusion protein or a fragment thereof, a growth factor or a fragment thereof, a cytokine or a fragment thereof, or an extracellular domain cell surface receptor or fragment thereof. Proteins of interest may be simple polypeptides consisting of a single subunit or complex polysubunit proteins containing two or more subunits. The protein of interest may be a biopharmaceutical product, a dietary supplement or preservative, or any protein product subject to purification and quality standards.

В некоторых вариантах осуществления данного изобретения указанное антитело выбирают из группы, состоящей из антитела против белка 1 запрограммированной гибели клеток (например, антитела анти-РП1, как описано в патенте США № 9987500), антитела против лиганда белка 1 запрограммированной гибели клеток (например, антитело анти-PD-LT, как описано в патенте США № 9938345), антитела анти-ЭП4, антитело против ангиопоэтина-2 (например, антитело анти-ANG2, как описано в патенте США № 9402898), антитела против ангиопоэтин-подобного белка 3 (например, антитела анти-AngPt13, как описано в патенте США № 9018356), антитела против рецептора фактора роста тромбоцитов (например, антитело анти-PDGFR, как описано в патенте США № 9265827), антитела против Erb3, антитела против рецептора пролактина (например, антитело анти-PRLR, как описано в патенте США № 9302015), антитела против комплемента 5 (например, антитело анти-С5, как описано в патенте США № 9795121), антитела анти-TNF, антитела против рецептора эпидермального фактора роста (например, антитело анти-EGFR, как описано в патенте США № 9132192, или антитела панти-EGFRvIn, как описано в патенте США № 9475875), антитела против пропротеиновой конвертазы субтилизин-кексинового типа 9 (например, антитело анти-PCSK9, как описано в патенте США № 8062640 или в патенте США № 9540449), антитела против фактора роста и дифференцировки 8 (например, антитело анти-GDF8, также известное как антитело против миостатина, как описано в патентах США №№ 8871209 или 9260515), антитела против рецептора глюкагона (например, антитело анти-GCGR, как описано в патентах США №№ 9587029 или 9657099), антитела анти-VEGF, антитела анти-ЮИ, антитела к рецептору интерлейкина 4 (например, антитело анти-1Ь4И, как описано в заявке на публикацию патента США № US 2014/0271681A1 или в патентах США 8735095 или 8945559), антитела против рецептора интерлейкина 6 (например, антитело анTH-IL6R. как описано в патентах США №№ 7582298, 8043617 или 9173880), антитела анти-Ш1, антитела анти-[В2. антитела анти-Ш3, антитела анти-Ш4, антитела анти-Ш5, антитела анти-Ш6, антитела анти-IL?, антитела против интерлейкина 33 (например, антитело анти-Ш33, как описано в патенте США №№ 9453072 или 9637535), антитела против респираторно-синцитиального вируса (например, антитело антиRSV, как описано в заявке на публикацию патента США № 9447173), антитела против кластера дифференцировки 3 (например, антитело анти-CD3, как описано в патентах США №№ 9447173 и 9447173 и в заявке на патент США № 62/222605) антитела против кластера дифференцировки 20 (например, антитело aнти-CD20, как описано в патентах США №№ 9657102 и US 20150266966 А1, а также в патенте США №In some embodiments of the present invention, the antibody is selected from the group consisting of an anti-programmed cell death protein 1 antibody (e.g., an anti-RP1 antibody as described in US Pat. No. 9,987,500), an anti-programmed cell death protein 1 ligand antibody (e.g., an anti-PD-LT as described in US Pat. No. 9,938,345), anti-EP4 antibodies, anti-angiopoietin-2 antibody (e.g., anti-ANG2 antibody as described in US Pat. No. 9,402,898), anti-angiopoietin-like protein 3 antibodies ( e.g., anti-AngPt13 antibodies as described in US Pat. No. 9,018,356), anti-platelet growth factor receptor antibodies (e.g., anti-PDGFR antibody as described in US Pat. No. 9,265,827), anti-Erb3 antibodies, anti-prolactin receptor antibodies (e.g. anti-PRLR antibody as described in US Pat. No. 9302015), anti-complement 5 antibodies (e.g. anti-C5 antibody as described in US Pat. No. 9795121), anti-TNF antibodies, anti-epidermal growth factor receptor antibodies (e.g. anti-EGFR, as described in US Pat. No. 9,132,192, or anti-EGFRvIn antibodies, as described in US Pat. No. 9,475,875), anti-subtilisin-kexin type 9 proprotein convertase antibodies (e.g., anti-PCSK9 antibody, as described in US Pat. No. 8,062,640 or US Pat. No. 9,540,449), anti-growth differentiation factor 8 antibodies (e.g., anti-GDF8 antibody, also known as anti-myostatin antibody, as described in US Pat. Nos. 8,871,209 or 9,260,515), anti-glucagon receptor antibodies (e.g. anti-GCGR antibody as described in US Pat. Nos. 9,587,029 or 9,657,099), anti-VEGF antibodies, anti-IL antibodies, anti-interleukin 4 receptor antibodies (e.g., anti-IL4I antibody as described in US Patent Application Publication No. 2014/0271681A1 or in US patents 8735095 or 8945559), anti-interleukin 6 receptor antibodies (for example, anTH-IL6R antibody. as described in US patent Nos. 7582298, 8043617 or 9173880), anti-III antibodies, anti-[B2 antibodies. anti-III3 antibodies, anti-III4 antibodies, anti-III5 antibodies, anti-III6 antibodies, anti-IL? antibodies, anti-interleukin 33 antibodies (for example, anti-III33 antibody, as described in US patent No. 9453072 or 9637535), anti-respiratory syncytial virus antibodies (e.g., anti-RSV antibody as described in U.S. Patent Application No. 9,447,173), anti-cluster of differentiation 3 antibodies (e.g., anti-CD3 antibody as described in U.S. Pat. Nos. 9,447,173 and 9,447,173 and application US Patent No. 62/222605) antibodies against cluster of differentiation 20 (for example, anti-CD20 antibody, as described in US Patent Nos. 9657102 and US 20150266966 A1, as well as in US Patent No.

- 12 046325- 12 046325

7879984), антитела aHTu-CD19, антитело aHTu-CD28, антитело против кластера дифференцировки-48 (например, антитело анти-CD48, как описано в патенте США № 9228014), антитела анти-Fel d1 (например, как описано в патенте США № 9079948), антитела против вируса ближневосточного респираторного синдрома (например, антитело анти-MERS, как описано в патенте США № 9718872), антитела против вируса Эбола (например, как описано в патенте США № 9771414), антитела против вируса Зика, антитела против гена активации лимфоцитов 3 (например, антитело анти-LAG3 или антитело анти-CD223), антитела против фактора роста нервов (например, антитело анти-NGF, как описано в заявке на публикацию патента США № US 2016/0017029 и в патентах США №№ 8309088 и 9353176) и антитела против активина А.7879984), aHTu-CD19 antibody, aHTu-CD28 antibody, anti-cluster of differentiation-48 antibody (eg, anti-CD48 antibody as described in US Pat. No. 9,228,014), anti-Fel d1 antibody (eg, as described in US Pat. No. 9079948), anti-Middle East respiratory syndrome virus antibodies (e.g., anti-MERS antibody as described in US Pat. No. 9,718,872), anti-Ebola virus antibodies (e.g., as described in US Pat. No. 9,771,414), anti-Zika virus antibodies, anti-gene antibodies lymphocyte activation 3 antibody (eg, anti-LAG3 antibody or anti-CD223 antibody), anti-nerve growth factor antibody (eg, anti-NGF antibody, as described in US Patent Application No. US 2016/0017029 and US Patent Nos. 8309088 and 9353176) and antibodies against activin A.

В некоторых вариантах осуществления данного изобретения биспецифическое антитело выбирают из группы, состоящей из биспецифического антитела анти-CD3 х анти-CD20 (как описано в патенте США № 9657102 и в заявке на публикацию патента США № US 20150266966 A1), биспецифическое антитело против CD3 х против муцина 16 (например, биспецифическое антитело aнти-CD3 х ημή-Μ^^) и биспецифическое антитело против CD3 х против специфического мембранного антигена (например, биспецифическое антитело αнти-CD3 х и анти-PSMA). В некоторых вариантах осуществления данного изобретения представляющий интерес белок выбирают из группы, состоящей из абциксимаба, адалимумаба, адалимумаба-атто, адотрастузумаба, алемтузумаба, алирокумаба, атезолизумаба, авелумаба, базиликсимаба, белимумаба, бенрализумаба, бевацизумаба, безлотоксумаба, блинатумомаба, брентуксимаба ведотина, бродалумаба, канакинумаба, капромаба пендетида, цертолизумаба пегола, цемиплимаба, цетуксимаба, деносумаба, динутуксимаба, дупилумаба, дурвалумаба, экулизумаба, элотузумаба, эмицизумаба-kxwh, эмтансинеалирокумаба, эвинакумаба, эволокумаба, фасинумаба, голимумаба, гуселкумаба, ибритумомаба тиуксетана, идаруцизумаба, инфликсимаба, инфликсимаб-abda, инфликсимаб-dyyb, ипилимумаба, иксекизумаба, меполизумаба, нецитумумаба, несвакумаба, ниволумаба, обилтоксаксимаба, обинутузумаба, окрелизумаба, офатумумаба, оларатумаба, омализумаба, панитумумаба, пембролизумаба, пертузумаба, рамуцирумаба, ранибизумаба, раксибакумаба, реслизумаба, ринукумаба, ритуксимаба, сарилумаба, секукинумаба, силтуксимаба, тоцилизумаба, трастузумаба, тревогрумаба, устекинумаба и ведолизумаба.In some embodiments of the present invention, the bispecific antibody is selected from the group consisting of anti-CD3 x anti-CD20 bispecific antibody (as described in US Pat. No. 9,657,102 and US Patent Application No. US 20150266966 A1), anti-CD3 x anti-CD2 bispecific antibody mucin 16 (eg, anti-CD3 x ημή-Μ^^ bispecific antibody) and anti-CD3 x bispecific antibody against specific membrane antigen (eg, α-anti-CD3 x and anti-PSMA bispecific antibody). In some embodiments of the present invention, the protein of interest is selected from the group consisting of abciximab, adalimumab, adalimumab-atto, adotrastuzumab, alemtuzumab, alirocumab, atezolizumab, avelumab, basiliximab, belimumab, benralizumab, bevacizumab, bezlotoxumab, blinatumomab, brentuximab vedotin, brodalumab, canakinumab, capromab pendetide, certolizumab pegola, cemiplimab, cetuximab, denosumab, dinutuximab, dupilumab, durvalumab, eculizumab, elotuzumab, emicizumab-kxwh, emtansinealirocumab, evinacumab, evolocumab, fasinumab, golimumab, guselkumab, Ibrit umomab tiuxetan, idarucizumab, infliximab, infliximab-abda , infliximab-dyyb, ipilimumab, ixekizumab, mepolizumab, necitumumab, nesvacumab, nivolumab, obiltoxaximab, obinutuzumab, ocrelizumab, ofatumumab, olaratumab, omalizumab, panitumumab, pembrolizumab, pertuzumab, ramucirumab, ranibizumab, cancer sibakumab, reslizumab, rinukumab, rituximab, sarilumab, secukinumab , siltuximab, tocilizumab, trastuzumab, alarmrumab, ustekinumab and vedolizumab.

ПримерыExamples

Пример 1. Универсальная поточная модель концентрирования белка для УФ/ДФ применений.Example 1. Universal in-line protein concentration model for UV/DF applications.

Материалы и способы.Materials and methods.

Сбор данных для модели включал спектральные данные анализаторов из Raman Rxn2 и Rxn 4 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган) с использованием MR-Probe-785 и RamanRxn Probehead-758 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган). Кроме того, в процессе разработки применяли несколько различных оптических элементов в зависимости от доступности. Рабочие параметры рамановских анализаторов были установлены на время сканирования 10 с для 6 накоплений, повторенных 5 раз. SIMCA 13 (MKS Data Analytic Solutions, Умео, Швеция) применяли для корреляции пиков в спектральных данных с измерениями концентрации белка в автономном режиме. Поточные измерения выполняли на различных этапах типового процесса УФ/ДФ, включая первичное концентрирование, диафильтрацию и конечное концентрирование. Автономные концентрации белка определяли с помощью SoloVPE (С Technologies, Inc.). Измерения SoloVPE проводили в трех повторениях.Data acquisition for the model included spectral analyzer data from Raman Rxn2 and Rxn 4 (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, MI) using the MR-Probe-785 and RamanRxn Probehead-758 (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, Michigan). Additionally, several different optical elements were used during the development process depending on availability. The operating parameters of the Raman analyzers were set to a scan time of 10 s for 6 acquisitions repeated 5 times. SIMCA 13 (MKS Data Analytic Solutions, Umeå, Sweden) was used to correlate peaks in the spectral data with offline protein concentration measurements. On-line measurements were performed at various stages of a typical UV/DF process, including primary concentration, diafiltration and final concentration. Autonomic protein concentrations were determined using SoloVPE (C Technologies, Inc.). SoloVPE measurements were performed in triplicate.

На фиг. 2 продемонстрированы спектральные области, которые использовались для создания хемометрических моделей. Области включали область 1-977-1027 см-1 (кольцевая структура), область 2-14081485 см-1 (аргинин), область 3-1621-1711 см-1 (вторичная структура) и область 4-2823-3046 см-1 (С-Н растяжение). Следующая спектральная фильтрация была выполнена на исходных спектральных данных: 1-я производная со сглаживанием данных 21 см-1 для удаления различных исходных состояний.In fig. Figure 2 shows the spectral regions that were used to create chemometric models. The regions included the 1-977-1027 cm -1 region (ring structure), the 2-14081485 cm -1 region (arginine), the 3-1621-1711 cm -1 region (secondary structure) and the 4-2823-3046 cm -1 region (C-H stretch). The following spectral filtering was performed on the original spectral data: 1st derivative with data smoothing of 21 cm -1 to remove different original states.

Результаты.Results.

С целью определения технической применимости универсальной поточной модели концентрирования белка для ультрафильтрации/ диафильтрации (УФ/ДФ), mAb1 анализировали с помощью рамановской спектроскопии. Концентрацию белка измеряли перед диафильтрацией (первичное концентрирование), во время диафильтрации (диафильтрация) и после диафильтрации (конечное концентрирование). Расчетные концентрации из модели сравнивали с концентрацией белка, определенной с помощью SoloVPE (фиг. 3). Ошибка модели для 0-120 г/л (первичное концентрирование и диафильтрация) составляла 3,1%, а ошибка модели для > 120 г/л (конечное концентрирование) составляла 1,8%, когда были включены данные обучающей выборки (спектры mAb1 включены в модель PLS).To determine the technical applicability of a universal in-line protein concentration model for ultrafiltration/diafiltration (UF/DF), mAb1 was analyzed using Raman spectroscopy. Protein concentration was measured before diafiltration (primary concentration), during diafiltration (diafiltration), and after diafiltration (final concentration). The calculated concentrations from the model were compared with the protein concentration determined using SoloVPE (Fig. 3). The model error for 0-120 g/L (initial concentration and diafiltration) was 3.1%, and the model error for >120 g/L (final concentration) was 1.8% when training set data was included (mAb1 spectra included to the PLS model).

Ошибки обработки могут быть обнаружены с помощью рамановской спектроскопии. На фиг. 3 продемонстрировано, что вовлечение воздуха в систему во время заключительной рециркуляции через систему УФ/ДФ обнаруживали с помощью рамановских спектральных данных. Столбцы, ограниченные прямоугольником, демонстрируют, что прогнозируемая с помощью SoloVPE концентрация mAbl составляла > 200 г/л, тогда как рамановское прогнозирование составляло ~ 65 г/л.Processing errors can be detected using Raman spectroscopy. In fig. 3 demonstrated that air entrainment into the system during final recirculation through the UV/DF system was detected using Raman spectral data. Boxed bars demonstrate that the SoloVPE predicted mAbl concentration was >200 g/L, whereas the Raman prediction was ~65 g/L.

На фиг. 4 продемонстрирована абсолютная ошибка рамановской модели для десяти репрезентативных mAb. Эти данные подтвердили успешную разработку моделей для продемонстрированных mAb, которые включали различные изотипы mAb (IgG1 и IgG4), a также биспецифические молекулы. 14 из 17In fig. Figure 4 demonstrates the absolute error of the Raman model for ten representative mAbs. These data confirmed the successful development of models for the demonstrated mAbs, which included different mAb isotypes (IgG1 and IgG4) as well as bispecific molecules. 14 of 17

- 13 046325 модельных прогнозов имели ошибку < 5%. Однако специфические модели (0-120 г/л и > 120 г/л) были созданы для каждого зонда, который применяли во время разработки, поскольку зонд для определения изменчивости увеличивал ошибки, прогнозируемые моделями PLS.- 13,046,325 model forecasts had an error <5%. However, specific models (0–120 g/L and >120 g/L) were created for each probe used during development because the variability probe increased the errors predicted by the PLS models.

Для оптимизации модели были протестированы различные зонды и лазеры в линии с множеством mAb. Уточнение модели выполнялось в тех случаях, кода только одна спектральная область была в фокусе обновленной универсальной модели: 2823-3046 см-1 (С-Н растяжение) со спектральной фильтрацией стандартного отклонения случайной величины с нормальным распределением (SNV) для корректировки изменения мощности лазера и изменчивости зонда в качестве корректировки исходного состояния. Сравнение двух разработанных компонентов модели представлено в табл. 1. Модели регрессии методом дробных наименьших квадратов (PLS) создавали с соответствующими автономными измерениями SoloVPE, выполненными в трех повторениях. Подробная информация о модели регрессии методом дробных наименьших квадратов приведена в табл. 2. Обновленный набор данных, спрогнозированный с помощью оптимизированной лазерной/зондовой универсальной модели, показал, что 15 из 17 прогнозов на основе модели имели ошибку < 5% по сравнению с предыдущими 14 из 17 (фиг. 5).To optimize the model, different probes and lasers were tested in line with multiple mAbs. Model refinement was performed in cases where only one spectral region was in focus of the updated universal model: 2823-3046 cm -1 (C-H stretch) with spectral filtering of the standard deviation of a random variable with a normal distribution (SNV) to correct for changes in laser power and probe variability as an adjustment to the initial state. A comparison of the two developed model components is presented in Table. 1. Fractional least squares (PLS) regression models were created with corresponding offline SoloVPE measurements performed in triplicate. Details of the fractional least squares regression model are given in Table. 2. The updated data set predicted by the optimized laser/probe universal model showed that 15 of 17 model-based predictions had <5% error compared to the previous 14 of 17 (Figure 5).

Таблица 1Table 1

Сравнение компонентов универсальной моделиComparison of universal model components

Компонент Описание Component Description Универсальная модель (у. 1) Universal model (item 1) Универсальная модель (у. 2) Universal model (U. 2) Лазер Laser 1 1 3 3 Оптика Optics 2 2 6 6 Фильтр предварительной обработки Pre-filter 1-я производная со сглаживанием данных 21 см'1 1st derivative with data smoothing 21 cm' 1 Стандартное отклонение случайной величины с нормальным распределением (SNV) Standard deviation of a normally distributed random variable (SNV) Спектральные области Spectral regions 977-1027 см'1 1408-1485 см'1 1621-1711 см'1 2823-3046 см'1 977-1027 cm' 1 1408-1485 cm' 1 1621-1711 cm' 1 2823-3046 cm' 1 2823-3046 см'1 2823-3046 cm' 1

Таблица 2table 2

Универсальная модель регрессии методом дробных наименьших квадратовUniversal fractional least squares regression model

для концентрации белка (v. 2). Подробная информация for protein concentration (v. 2). detailed information Конечные модели Final models 0-120 г/л 0-120 g/l >120 г/л >120 g/l Размер образца Sample size 1412 1412 879 879 R2X R 2 X 0,993 0.993 0,987 0.987 а2 a 2 0,984 0.984 0,958 0.958 RMSECV RMSECV 3,34 3.34 7,77 7.77

R2X - процент вариации, объясняемый моделью, цель: R2 > 0,9;R2X - percentage of variation explained by the model, target: R 2 >0.9;

Q2 - процент вариации, спрогнозированный моделью во время перекрестной валидации, цель: Q2 >Q 2 - percentage of variation predicted by the model during cross-validation, target: Q 2 >

0,8;0.8;

RMSECV: среднеквадратичная ошибка перекрестной валидации.RMSECV: root mean square error of cross-validation.

Пример 2. Повышение производительности моделей концентрирования белка.Example 2: Improving the performance of protein concentration models.

Материалы и способы.Materials and methods.

Оптимизированные универсальные модели (v.2) (см. табл. 1) тестировали с помощью масштабируемого 1/2 эксперимента с одноразовой системой тангенциальной поточной фильтрации (Pall Corporation) с mAb10. Материал загрузки mAb10 представлял собой лекарственное вещество, а не типовый материал загрузки. Материал FDS разбавляли до репрезентативного источника загрузки УФ/ДФ, включая концентрирование белка и буферные вспомогательные вещества. Однако из-за наличия дополнительных вспомогательных веществ в источнике загрузки, которые не были протестированы во время разработки универсальной модели, создавали mAb10-специфические модели. В примере 1 описаны методы сбора рамановских данных и информация о продолжительности сканирования. В mAb-специфической модели для концентрации > 120 г/л использовались те же спектральные области и методы предварительной обработки, что и в универсальной модели (v. 2). Однако в mAb-специфической модели для концентрации 0120 г/л использовались четыре спектральные области, как продемонстрировано на фиг. 2, с предварительной обработкой стандартного отклонения случайной величины с нормальным распределением. Различия в модели 0-120 г/л можно отнести к дополнительным вспомогательным веществам в источнике загрузки.The optimized universal models (v.2) (see Table 1) were tested using a scale-up 1/2 experiment with a disposable tangential flow filtration system (Pall Corporation) with mAb10. The mAb10 loading material was a drug substance and not a typical loading material. The FDS material was diluted to a representative UV/DF loading source, including protein concentration and buffer auxiliaries. However, due to the presence of additional excipients in the loading source that were not tested during development of the generic model, mAb10-specific models were generated. Example 1 describes Raman data collection methods and scan duration information. The mAb-specific model for concentrations > 120 g/L used the same spectral regions and preprocessing methods as the universal model (v. 2). However, in the mAb-specific model for the 0120 g/L concentration, four spectral regions were used, as demonstrated in FIG. 2, with preliminary processing of the standard deviation of a random variable with a normal distribution. Differences in the 0-120 g/L model can be attributed to additional excipients in the loading source.

- 14 046325- 14 046325

Результаты.Results.

Цель величины ошибки модели < 5% была достигнута для 2/4 обновленных моделей в тех случаях, когда обучающий набор был включен в модельное прогнозирование, как продемонстрировано в табл. 3. На основе заметных различий, таких как источник загрузки, лазер и масштаб (лабораторный масштаб по сравнению с увеличенным масштабом) во время предварительного эксперимента при IOPS, был проведен второй цикл. Перед вторым экспериментом были внесены изменения в mAb 10-специфическую модель с концентрацией 0-120 г/л. С применением предварительной обработки SNV были включены все четыре области, но три области: 977-1027 см-1, 1408-1485 см-1 и 1621-1711 см-1 дополнительно применяли 1-ю производную со сглаживанием данных 21 см-1. Краткое изложение обобщенных результатов эксперимента представлено в табл. 3. Во время второго эксперимента цель величины ошибки модели < 5% была достигнута для 3/4 обновленных моделей в тех случаях, когда обучающий набор был включен в модельное прогнозирование, как продемонстрировано в табл. 3. Дополнительное наблюдение, осуществленное во время анализа данных, подтвердило то, что источник загрузки является основным фактором увеличения ошибки. Если образец загрузки удаляли, ошибка универсальной модели снижалась с 8,6 до 5,7%. На фиг. 7 продемонстрированы результаты поточного прогнозирования (в реальном времени, столбцы с широкой штриховкой) и обновленных моделей (столбцы с узкой штриховкой) для конечного концентрированного пула, где сравнивается концентрация белка с автономным измерением с помощью SoloVPE (пустые столбцы). Поточная универсальная модель и обновленная модель имели ошибку 2,7%, тогда как ошибка поточной и обновленной модели mAb10 составляла 12,0 и 4,2% соответственно для окончательного концентрированного пула. Повышенная величина ошибки, наблюдаемая в модели mAb 10, может быть связана с ограниченными данными в диапазоне ~ 250 г/л, тогда как универсальная модель имела больший набор данных. Дополнительным фактором, способствующим повышению величины ошибки, является неспособность моделей экстраполироваться за пределы охарактеризованного диапазона (т.е. > 250 г/л в модели mAb 10).The <5% model error target was achieved for 2/4 of the updated models when the training set was included in the model prediction, as shown in Table 1. 3. Based on the noticeable differences such as loading source, laser, and scale (lab scale vs. scaled up) during the preliminary experiment at IOPS, a second run was conducted. Before the second experiment, changes were made to the mAb 10-specific model with a concentration of 0-120 g/L. Using SNV preprocessing, all four regions were included, but three regions: 977-1027 cm -1 , 1408-1485 cm -1 and 1621-1711 cm -1 additionally applied the 1st derivative with a data smoothing of 21 cm -1 . A summary of the generalized experimental results is presented in Table. 3. During the second experiment, the <5% model error target was achieved for 3/4 of the updated models when the training set was included in the model prediction, as shown in Table 1. 3. Additional observation made during data analysis confirmed that the loading source was a major contributor to the increase in error. When the loading pattern was removed, the error of the generic model decreased from 8.6 to 5.7%. In fig. Figure 7 shows the results of in-line prediction (real-time, wide-hatched bars) and updated model results (narrow-hatched bars) for the final concentrated pool, comparing protein concentration with offline measurement using SoloVPE (empty bars). The in-line universal model and updated model had an error of 2.7%, whereas the error of the in-line and updated mAb10 model was 12.0 and 4.2%, respectively, for the final concentrated pool. The increased magnitude of error observed in the mAb 10 model may be due to limited data in the ~250 g/L range, whereas the generic model had a larger data set. An additional factor contributing to the magnitude of error is the inability of the models to extrapolate beyond the characterized range (i.e. >250 g/L in mAb 10 model).

Таблица 3Table 3

Средняя ошибка модели для прогнозирования концентрации белка при увеличении масштабаAverage Model Error for Predicting Protein Concentration as Upscaled

IOPS, эксперимент №1 IOPS, experiment No. 1 IOPS, эксперимент №2 IOPS, experiment No. 2 Поточная In-line Обновленная Updated Поточная In-line Обновленная1 Updated 1 Универсальная 0-120 г/л Universal 0-120 g/l 13,8% 13.8% 8,9% 8.9% 9,9% 9.9% 8,6% 8.6% Универсальная > 120 г/л Universal > 120 g/l 8,8% 8.8% 2,8% 2.8% 5,1% 5.1% 5,0% 5.0% mAb 11 0-120 г/л mAb 11 0-120 g/l 6,0% 6.0% 5,5% 5.5% 4,1% 4.1% 3,5% 3.5% mAb 11 > 120 г/л mAb 11 > 120 g/l 12,0% 12.0% 1,5% 1.5% 8,8% 8.8% 3,6% 3.6%

Удаление образца загрузки уменьшает величину ошибки; Универсальная (0-120 г/л): от 8,6% до 5,7% и mAbll (0-120 г/л): от 3,5% до 2,7%Removing the loading pattern reduces the magnitude of the error; Universal (0-120 g/l): from 8.6% to 5.7% and mAbll (0-120 g/l): from 3.5% to 2.7%

Пример 3. Увеличение масштаба модели концентрирования белка для обработки на экспериментальном технологическом оборудовании.Example 3: Upscaling a protein concentration model for processing on pilot scale equipment.

Материалы и способы.Materials and methods.

При разработке коммерчески доступных процессов, УФ/ДФ характеризуется как типовая технологическая операция в соответствии с принципами Качества, заложенного проектом для понимания критически важных параметров процесса, а также критически важных показателей качества. Для того, чтобы улучшить понимание процесса и предложить оптимизированный подход к разработке модели, при разработке mAb11 применяли рамановский подход. См. пример 1 для получения информации о методе сбора рамановских данных, за исключением продолжительности сканирования, которая была отрегулирована с 10 до 5 с. В разработанной модели mAb11 применялась предварительная обработка SNV для всех четырех спектральных областей, кроме трех: 977-1027 см-1, 1408-1485 см-1 и 1621-1711 см-1, для которых дополнительно применялась 1-я производная со сглаживанием данных 21 см-1.In the development of commercially available processes, UV/DF is characterized as a standard process operation in accordance with the principles of Quality established by the design to understand critical process parameters as well as critical quality indicators. To improve understanding of the process and provide an optimized approach to model development, a Raman approach was used to develop mAb11. See Example 1 for the Raman data acquisition method except for the scan duration, which was adjusted from 10 to 5 s. The developed mAb11 model used SNV preprocessing for all four spectral regions except three: 977-1027 cm -1 , 1408-1485 cm -1 and 1621-1711 cm -1 , for which the 1st derivative with data smoothing was additionally applied 21 cm -1 .

Результаты.Results.

Лабораторная модель была создана с помощью четырех экспериментов DoE и четырех спектральных областей. На фиг. 8А продемонстрирована ошибка рамановской модели для прогнозирования в реальном времени из четырех экспериментов DoE. На фиг. 8В продемонстрирована ошибка рамановской модели для 15 дополнительных экспериментов с применением модели лабораторного масштаба. mAbспецифические модели концентрирования белка были созданы для 0-120 г/л и > 120 г/л с ошибкой < 5%.The laboratory model was created using four DoE experiments and four spectral regions. In fig. Figure 8A demonstrates the error of the Raman model for real-time prediction from four DoE experiments. In fig. Figure 8B demonstrates the error of the Raman model for 15 additional experiments using the laboratory scale model. mAb-specific protein concentration models were generated for 0-120 g/L and >120 g/L with <5% error.

При применении лабораторной модели (n=15), экспериментальные циклы (n=3) характеризовались ошибкой прогнозирования для mAb11, составляющей 0,6-10,6% (фиг. 9А). Ошибка прогнозирования экспериментального масштаба снижалась до 0,6-2,2%, когда данные экспериментального масштаба включали в лабораторную модель (n=18). Повышенная величина ошибки лабораторной модели, вероятно, является результатом воздействия температуры на сдвиги рамановского спектра из-за рассеивания тепла, связанного с оборудованием для масштабирования. Температура будет фактором, учитываемым при будущих разработках рамановской модели и верификации модели.Using the laboratory model (n=15), experimental runs (n=3) had a prediction error of 0.6-10.6% for mAb11 (Figure 9A). Experimental-scale prediction error decreased to 0.6–2.2% when experimental-scale data were included in the laboratory model (n=18). The increased error magnitude of the laboratory model is likely a result of the effect of temperature on the Raman spectrum shifts due to heat dissipation associated with the scaling hardware. Temperature will be a factor taken into account in future Raman model development and model verification.

- 15 046325- 15 046325

В семи полупромышленных экспериментах с тремя различными моноклональными антителами (mAb J, mAb K и mAb L) конечная ошибка прогнозирования модели составляла 0,6-2,2%; что вполне находилось в пределах целевых 5% (фиг. 9В).In seven pilot experiments with three different monoclonal antibodies (mAb J, mAb K, and mAb L), the final model prediction error was 0.6–2.2%; which was well within the target 5% (Fig. 9B).

Пример 4. Применение рамановских моделей для определения концентрации в реальном времени, позволяющее принимать решения.Example 4: Application of Raman models to real-time concentration determination for decision making.

Материалы и способы.Materials and methods.

Поскольку для рамановской автоматизации с целью сбора и моделирования рамановских спектров применяли аналогичный протокол, для получения дополнительной информации см. пример 3. Была разработана автоматизированная стратегия управления с использованием данных рамановских спектров для достижения конечных целевых концентраций белка. С помощью сгенерированных прогностических моделей, данные фильтровались и использовались для ввода в приборы УФ/ДФ до прекращения типовой операции при достижении целевой концентрации белка. Измерения SoloVPE осуществляли в трех повторениях.Since a similar protocol was used for Raman automation to collect and model Raman spectra, see Example 3 for more information. An automated control strategy was developed using the Raman spectra data to achieve final target protein concentrations. Using the generated predictive models, data was filtered and used for input into the UV/DF instruments until the typical operation was stopped when the target protein concentration was reached. SoloVPE measurements were performed in triplicate.

Результаты.Results.

На фиг. 10А и 10В приведен пример настройки экрана для автоматического мониторинга концентрации белка при УФ/ДФ и прямоточной TFF. На фиг. 11 продемонстрировано, что прогностическое моделирование может применяться для мониторинга концентрации mAb14 в реальном времени на различных этапах обработки и запуска типового процесса концентрирования до остановки при достижении желаемой целевой концентрации. Конечный концентрированный пул прогнозировали с помощью рамановской модели на уровне 260 г/л по сравнению с автономным измерением с помощью SoloVPE, составляющим 262 г/л, что привело к ошибке 0,8%, соответствующей целевой величине ошибки < 5%. Рамановский подход представляет собой пригодный инструмент, который можно применять для принятия решений об автоматизированной обработке, верифицирующих получение желаемой целевой концентрации белка.In fig. 10A and 10B show an example of screen setup for automatic monitoring of protein concentration under UV/DF and direct flow TFF. In fig. 11 demonstrates that predictive modeling can be used to monitor mAb14 concentrations in real time at various processing steps and run a typical concentration process until stopping when the desired target concentration is reached. The final concentrated pool was predicted by the Raman model to be 260 g/L, compared to the offline SoloVPE measurement of 262 g/L, resulting in an error of 0.8%, corresponding to a target error value of <5%. The Raman approach is a useful tool that can be used to make automated processing decisions that verify the desired target protein concentration is achieved.

Пример 5. Подтверждение концепции для моделирования уровня высокомолекулярных (HMW) агентов при УФ/ДФ.Example 5: Proof of Concept for Modeling High Molecular Weight (HMW) Agent Levels in UV/DF.

Материалы и способы.Materials and methods.

Сбор данных для моделирования уровня HMW-агентов включал спектральные данные из анализаторов Raman Rxn2 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган), Raman Rxn Probehead-758 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган). Кроме того, в процессе разработки применяли несколько различных оптических элементов в зависимости от их доступности. Рабочие параметры рамановских анализаторов были установлены на время сканирования 72 с для 1 накопления, повторяемого 25 раз. Поточные измерения выполняли на различных этапах типового процесса УФ/ДФ, включая первичное концентрирование, диафильтрацию и конечное концентрирование. Спектральный диапазон составлял 110-3415 см-1. Исходные спектральные данные были предварительно обработаны с применением SNV и дополнительно отфильтрованы с применением 1-й производной со сглаживанием данных 21 см-1. Автономные измерения уровня HMW-агентов осуществляли с помощью эксклюзионной сверхэффективной жидкостной хроматографии.Data collection for HMW agent level modeling included spectral data from the Raman Rxn2 (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, MI), Raman Rxn Probehead-758 (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, MI) analyzers ). In addition, several different optical elements were used during the development process depending on their availability. The operating parameters of the Raman analyzers were set to a scan time of 72 s for 1 acquisition, repeated 25 times. On-line measurements were performed at various stages of a typical UV/DF process, including primary concentration, diafiltration and final concentration. The spectral range was 110-3415 cm -1 . The raw spectral data were preprocessed using SNV and further filtered using 1st derivative with a data smoothing of 21 cm -1 . Off-line measurements of HMW agent levels were performed using size exclusion ultra-performance liquid chromatography.

Результаты.Results.

Уровень HMW-агентов представляет собой еще один показатель, который считается предварительным критически важным показателем качества при очистке белка. Современные технологии не могут отслеживать уровни HMW-агентов в режиме реального времени во время обработки. На фиг. 12А продемонстрировано, что описанный способ рамановского моделирования можно применять для мониторинга HMW-агентов во время очистки белка. Прогнозирование уровня HMW-агентов с помощью рамановского моделирования сравнивали с измерениями, полученными с помощью SE-СВЭЖХ в процессе очистки (первичное концентрирование, диафильтрация и конечное концентрирование). С помощью рамановского моделирования эффективно прогнозировали процент высокомолекулярных соединений в реальном времени во время обработки белка. Указанная модель имела среднюю ошибку 3,4%.The level of HMW agents is another indicator that is considered a preliminary critical quality indicator in protein purification. Current technologies cannot monitor HMW agent levels in real time during processing. In fig. 12A demonstrates that the described Raman modeling technique can be used to monitor HMW agents during protein purification. Prediction of HMW agent levels using Raman modeling was compared with measurements obtained using SE-UHPLC during the purification process (primary concentration, diafiltration, and final concentration). Raman modeling effectively predicted the percentage of high molecular weight compounds in real time during protein processing. This model had an average error of 3.4%.

Пример 6. Подтверждение концепции для моделирования высокомолекулярных (HMW) агентов при заключительной хроматографической очистке.Example 6: Proof of Concept for Modeling High Molecular Weight (HMW) Agents in Final Chromatographic Purification.

Материалы и способы.Materials and methods.

Сбор данных для модели HMW-агентов включал спектральные данные из анализаторов Raman Rxn2 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, штат Мичиган) с использованием MR-Probe-785. Рабочие параметры рамановского анализатора были установлены на время сканирования 10, 30 или 60 с для 1 накопления с 5 повторяющимися измерениями. Автономные измерения проводили с использованием пулов анионообменной хроматографии (АЕХ) с общим уровнем HMW-агентов 6,2-76,2%. Спектральные диапазоны, применяемые для моделирования и методов предварительной обработки, описаны в табл. 4. Автономные измерения уровня HMW-агентов осуществляли с помощью эксклюзионной сверхэффективной жидкостной хроматографии.Data acquisition for the HMW agent model included spectral data from Raman Rxn2 analyzers (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, MI) using the MR-Probe-785. The operating parameters of the Raman analyzer were set to scan times of 10, 30, or 60 s for 1 acquisition with 5 repeated measurements. Offline measurements were performed using anion exchange chromatography (AEX) pools with total levels of HMW agents of 6.2–76.2%. The spectral ranges used for modeling and preprocessing methods are described in Table. 4. Autonomous measurements of the level of HMW agents were carried out using size exclusion ultra-performance liquid chromatography.

Результаты.Results.

Описанный способ рамановского моделирования можно применять для мониторинга уровня HMWагентов в ходе заключительной хроматографической очистки белков. Прогнозирование уровня HMWThe described Raman modeling method can be used to monitor the level of HMW agents during the final chromatographic purification of proteins. HMW Level Prediction

- 16 046325 агентов с помощью рамановского моделирования сравнивали с измерениями, полученными с помощью SE-СВЭЖХ из сгенерированных пулов АЕХ. Как продемонстрировано в табл. 4, величина RMSEP оцениваемых способов колеблется от 3,2 до 7,6%. На фиг. 12В, набор сжатых данных (6,2-19,7% HMW) использовался для оценки модели, сгенерированной со спектральной областью 350-3100 см-1 и методами предварительной обработки SNV. За счет уменьшения диапазона HMW, величина RMSEP снизилась до 1,2, 1,4 и 2,1% при 10, 30 и 60 с соответственно. На основании этих результатов содержание HMWагентов можно определить с помощью рамановской модели в пулах АЕХ.- 16,046,325 agents by Raman modeling were compared with measurements obtained by SE-UHPLC from the generated AEX pools. As demonstrated in Table. 4, the RMSEP value of the evaluated methods ranges from 3.2 to 7.6%. In fig. 12B, a compressed data set (6.2-19.7% HMW) was used to evaluate the model generated with the spectral region 350-3100 cm -1 and SNV preprocessing methods. By reducing the HMW range, the RMSEP value decreased to 1.2, 1.4 and 2.1% at 10, 30 and 60 s, respectively. Based on these results, the content of HMW agents can be determined using the Raman model in AEX pools.

Таблица 4Table 4

Ошибка прогностической модели HMW (RMSEP) для уровня HMW-агентов от 6,2 до 76,2%HMW predictive model error (RMSEP) for HMW agent level from 6.2 to 76.2%

10 сек. 10 sec. 30 сек. 30 sec. 60 сек. 60 sec. 1550-1725 см1 1550-1725 cm 1 7,62% 7.62% 5,31% 5.31% 3,21% 3.21% Iя произв. I am produced 350-3100 см1 350-3100 cm 1 3,48% 3.48% 3,37% 3.37% 4,63% 4.63% SNV SNV 990-1020, 1550-1725 см1 990-1020, 1550-1725 cm 1 7,12% 7.12% 7,48% 7.48% 4,98% 4.98% Iя произв. I am produced

Пример 7. Подтверждение концепции концепции для моделирования титров.Example 7: Proof of Concept for Title Modeling.

Материалы и способы.Materials and methods.

Модель обучающей выборки представляла собой 35 белок А, протекающий через образцы с добавлением FCP (265 г/л) для достижения титров в диапазоне от 0,36 до 9,8 г/л. Модель оценивали на разбавленных образцах фильтрата с титрами от 1,3 до 8,8 г/л. Сбор данных для модели титра включал спектральные данные из Raman Rxn2 (Kaiser Optical Systems, Inc., Анн-Арбор, Мичиган) с использованием MR-Probe-785. Иммерсионный зонд применяли в автономном режиме для генерации спектральных данных с рабочими параметрами, установленными на время сканирования 20 с для 1 накопления, повторенного 5 раз. Спектральные диапазоны были следующими: 977-1027, 1408-1485, 1621-1711 и 2823-3046 см-1. Исходные спектральные данные были предварительно обработаны с применением SNV и дополнительно отфильтрованы с применением 1-й производной со сглаживанием данных 21 см-1. Характеристики модели приведены в табл. 5.The training sample model was 35 protein A flowing through samples spiked with FCP (265 g/L) to achieve titers ranging from 0.36 to 9.8 g/L. The model was evaluated on diluted filtrate samples with titers ranging from 1.3 to 8.8 g/L. Data acquisition for the titer model included spectral data from Raman Rxn2 (Kaiser Optical Systems, Inc., Ann Arbor, MI) using MR-Probe-785. The immersion probe was used offline to generate spectral data with operating parameters set to a scan time of 20 s for 1 acquisition repeated 5 times. The spectral ranges were as follows: 977-1027, 1408-1485, 1621-1711 and 2823-3046 cm -1 . The raw spectral data were preprocessed using SNV and further filtered using 1st derivative with a data smoothing of 21 cm -1 . The characteristics of the model are given in table. 5.

Таблица 5Table 5

Характеристики модели титров антителCharacteristics of the antibody titer model

Спектральные области (см-1) Spectral areas (cm -1 ) 3046-2823, 1711-1621, 1485-1408, 1027-977 3046-2823, 1711-1621, 1485-1408, 1027-977 Методы предварительной обработки Pre-treatment methods Iя производная и SNV I am derivative and SNV Накопления и длина Accumulations and length 5 х 20 секунд 5 x 20 seconds Средняя ошибка модели Average model error 25,7% 25.7%

Результаты.Results.

Титр антител представляет собой параметр процесса очистки белка, который необходим для информирования о последующих типовых операциях очистки, включая загрузку аффинной колонки, постоянство получаемой продукции, а также ограничения объема промежуточного продукта в процессе. Неправильная загрузка колонки может повлиять на последующие предварительные критически важные показатели качества, что и обуславливает потребность в такой методике мониторинга, как рамановская спектроскопия. На фиг. 13 продемонстрирован фактический титр антител в сравнении с титром моноклональных антител, спрогнозированным с помощью рамановского подхода. В этом эксперименте ошибка модели составила 26%, что является выше желаемой цели < 5%. Увеличение продолжительности сканирования, а также разработка модели с применением разбавленного и неразбавленного глубинного фильтрата уменьшат величину ошибки модели.Antibody titer is a protein purification process parameter that is needed to inform subsequent typical purification operations, including affinity column loading, product consistency, and process intermediate volume limitations. Incorrect column loading can affect subsequent preliminary critical quality indicators, hence the need for monitoring techniques such as Raman spectroscopy. In fig. Figure 13 shows the actual antibody titer in comparison with the monoclonal antibody titer predicted using the Raman approach. In this experiment, the model error was 26%, which is higher than the desired target of <5%. Increasing the scan duration, as well as developing a model using diluted and undiluted deep filtrate, will reduce the magnitude of model error.

Пример 8. Рамановские модели для измерений буферного вспомогательного вещества, результаты которых не превышают величину текущей ошибки ортогонального количественного анализа, составляющую около 10%.Example 8: Raman models for buffer excipient measurements that are within the current orthogonal quantitation error of about 10%.

Материалы и способы.Materials and methods.

Данные собирали из предыдущих циклов разработки модели концентрирования для различных антител. См. пример 1 для получения информации о методе сбора рамановских данных. В табл. 6 приведеData were collected from previous rounds of concentration model development for various antibodies. See Example 1 for the Raman data collection method. In table 6 bring

- 17 046325 ны компоненты модели для обнаружения гистидина и аргинина в образцах. Спектральные области были основаны на известных пиках гистидина/аргинина (Zhu, et al., Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc, 78(3): 1187-1195 (2011)). После первоначальной разработки модели гистидина и аргинина дальнейшая характеризация модели была проведена с применением mAb14. С помощью бесконтактного оптического датчика, рабочие параметры рамановского анализатора установливали на время сканирования 20 с для 5 накоплений. Спектральный диапазон для гистидина составлял 1200-1480 см-1, а для аргинина 860-1470 см-1. Для обоих буферных вспомогательных веществ исходные спектральные данные были предварительно обработаны с применением SNV и дополнительно отфильтрованы с применением 1й производной со сглаживанием данных 21 см-1. Автономные измерения частиц гистидина и аргинина осуществляли с помощью метода количественной оценки аминокислот с применением сверхэффективной жидкостной хроматографии (СВЭЖХ).- 17 046325 new model components for detecting histidine and arginine in samples. Spectral regions were based on known histidine/arginine peaks (Zhu, et al., Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc, 78(3): 1187-1195 (2011)). After initial development of the histidine and arginine model, further characterization of the model was carried out using mAb14. Using a non-contact optical sensor, the operating parameters of the Raman analyzer were set to a scan time of 20 s for 5 acquisitions. The spectral range for histidine was 1200-1480 cm -1 , and for arginine 860-1470 cm -1 . For both buffer excipients, the raw spectral data were preprocessed using SNV and further filtered using 1st derivative with a data smoothing of 21 cm -1 . Off-line measurements of histidine and arginine species were performed using the ultra-performance liquid chromatography (UHPLC) amino acid quantification method.

Результаты.Results.

Чтобы определить, можно ли применять описанный способ и систему рамановского моделирования для измерения буферных вспомогательных веществ в обработанном образце антитела, данные, собранные из предыдущих циклов разработки модели концентрирования, были проанализированы на гистидин и аргинин. Прогнозируемые значения, полученные с помощью рамановского моделирования, сравнивали со значениями, рассчитанными на основе аминокислотного метода по результатам СВЭЖХ, как можно увидеть на фиг. 14А. Прогнозируемые значения и средняя ошибка модели для предварительного рамановского моделирования уровней гистидина/ аргинина представлены в табл. 6. На фиг. 14В представлен точечный график для прогностической модели уровня гистидина по сравнению с фактической моделью уровня гистидина для mAb14 со средней ошибкой модели 8,2%, что не превышает целевой показатель < 10% для буферных вспомогательные веществ. Целевой показатель < 10% основан на текущей вариабельности ортогонального количественного анализа с помощью СВЭЖХ. На фиг. 14С точечный график для прогностической модели аргинина в сравнении с фактической моделью аргинина продемонстрирован для mAb14 со средней ошибкой модели 2,9%, что не превышает целевой показатель < 10%.To determine whether the described method and Raman modeling system could be applied to measure buffer excipients in a processed antibody sample, data collected from previous rounds of preconcentration model development were analyzed for histidine and arginine. The predicted values obtained by Raman modeling were compared with the values calculated by the amino acid method from the UHPLC results, as can be seen in FIG. 14A. Predicted values and average model error for preliminary Raman modeling of histidine/arginine levels are presented in Table. 6. In FIG. 14B shows a scatter plot of the predictive histidine model versus the actual histidine model for mAb14 with an average model error of 8.2%, which is within the <10% target for buffer excipients. The <10% target is based on current variability in orthogonal UHPLC quantitation. In fig. A 14C scatter plot for the predictive arginine model versus the actual arginine model is demonstrated for mAb14 with an average model error of 2.9%, which is within the <10% target.

Эти данные демонстрируют, что рамановское моделирование можно применять для прогнозирования уровней буферных вспомогательных веществ в процессе УФ/ДФ и FCP. Успешная количественная оценка этих вспомогательных веществ гарантирует, что УФ/ДФ будет обеспечивать конечный концентрированный пул, который сделает возможным приготовление последующего состава.These data demonstrate that Raman modeling can be used to predict buffer excipient levels in UV/DF and FCP processes. Successful quantification of these excipients ensures that UV/DF will provide a final concentrated pool that will enable subsequent formulation.

Таблица 6Table 6

Компоненты модели и данные, собранные для гистидина/аргинина при обработке универсальной модели концентрации (пример 1)Model components and data collected for histidine/arginine when running the universal concentration model (Example 1)

Г истидин G istidin Аргинин Arginine Спектральная область (см-1) Spectral area (cm -1 ) 1200-1480 1200-1480 970-1100, 1300-1500 970-1100, 1300-1500 Техника предварительной обработки Pre-treatment technique Iя производная и SNV I am derivative and SNV Iя производная и SNV I am derivative and SNV R2Y R2Y 0,940 0.940 0,964 0.964 Q2 Q 2 0,938 0.938 0,963 0.963 RMSEP RMSEP 1,20 мМ 1.20 mM 6,19 мМ 6.19 mM Средняя ошибка модели Average model error 10,4% 10.4% 7,39% 7.39%

диапазон гистидина: 0-25 мМ; диапазон аргинина: 0-81 мМ;histidine range: 0-25 mM; arginine range: 0-81 mM;

SNV - стандартное отклонение случайной величины с нормальным распределением - среднее центрированное и нормализованное;SNV - standard deviation of a random variable with a normal distribution - mean centered and normalized;

R2 - процент вариации в обучающей выборке, объясненный моделью, R2 > 0,9;R 2 - percentage of variation in the training set explained by the model, R 2 >0.9;

Q2 - процент вариации в обучающей выборке, прогнозируемый с помощью модели в ходе перекрестной валидации;Q 2 is the percentage of variation in the training set predicted by the model during cross-validation;

Q2 > 0,8;Q 2 >0.8;

RMSEP: прогнозирование среднеквадратичной ошибки.RMSEP: Root Mean Square Error Prediction.

Пример 9. Рамановские модели для измерения соотношения препарат - антитело.Example 9. Raman models for measuring the drug-antibody ratio.

Материалы и способы.Materials and methods.

DAR представляет собой показатель качества, который отслеживается во время разработки конъюгатов антитело-препарат (ADC), конъюгатов антитело-радионуклид (ARC) и общих белковых конъюгатов (сильнодействующие стероиды, нецитотоксические нагрузки и т.д.) для обеспечения постоянного качества продукта и облегчения последующей маркировки продукта относительно нагрузки. Рамановский подход был оценен как технология для мониторинга уровней DAR, которую затем можно было применять в качестве стратегии контроля реакции. Два различных mAb, которые находились на этапе разработки (mAb1 и mAb3), оценивали на возможность их применения для определения DAR с помощью рамановского подхода. С помощью бесконтактного оптического датчика, рабочие параметры рамановского анализатора устанавливали на время сканирования 10 с для 10 накоплений. Спектральный диапазон 350-3100 см-1 применяли с исходными спектральными данными, предварительно обработанными с использованием SNV и дополнительно отфильтрованными с использованием 2-й производной со сглаDAR is a quality indicator that is monitored during the development of antibody-drug conjugates (ADCs), antibody-radionuclide conjugates (ARCs), and general protein conjugates (potent steroids, noncytotoxic loads, etc.) to ensure consistent product quality and facilitate subsequent product labeling regarding load. The Raman approach was evaluated as a technology for monitoring DAR levels, which could then be used as a reaction control strategy. Two different mAbs that were in development (mAb1 and mAb3) were evaluated for their application to detect DAR using a Raman approach. Using a non-contact optical sensor, the operating parameters of the Raman analyzer were set to a scan time of 10 s for 10 acquisitions. The spectral range of 350-3100 cm -1 was used with the original spectral data pre-processed using SNV and further filtered using the 2nd derivative with smooth

- 18 046325 живанием данных 21 см-1. В табл. 7 приведены компоненты модели для определения DAR в образцах. Автономные измерения DAR проводили с помощью метода на основе УФ-спектроскопии.- 18 046325 based on data 21 cm -1 . In table Figure 7 shows the components of the model for determining DAR in samples. Off-line DAR measurements were performed using a UV spectroscopy-based method.

Таблица 7Table 7

Компоненты модели для измерения соотношения препарат - антителоComponents of a model for measuring the drug-antibody ratio

Название модели Name models REGN2810 UV-DAR REGN2810 UV-DAR REGN910 UV-DAR REGN910 UV-DAR Диапазон Y Y range 0,81-4,39 0.81-4.39 0,79 -3,57 0.79 -3.57 Лучшая модель Best model 2я производная R2Y=0,788 Q2=0,548 RMSECV=0,64 2nd derivative R2Y=0.788 Q2=0.548 RMSECV=0.64 2я производная R2Y=0,994 Q2=0,776 RMSEC V=0,58 2nd derivative R2Y=0.994 Q2=0.776 RMSEC V=0.58

Результаты.Results.

На фиг. 15А-15В продемонстрировано, что рамановское моделирование можно применять для измерения соотношения препарат - антитело для конъюгатов iPET-препарат для mAb1 и mAb3. Для обеих моделей среднеквадратичная ошибка перекрестной валидации составила 0,6 DAR. Текущий количественный анализ на основе ортогонального УФ-излучения имеет вариабельность, ассоциированную с 0,3 DAR (одно стандартное отклонение). Первичное рамановское прогнозирование находится в пределах двух стандартных отклонений и предполагает, что при дальнейшем уточнении модели DAR может быть успешно спрогнозировано с помощью рамановского подхода.In fig. 15A-15B demonstrate that Raman modeling can be used to measure the drug-antibody ratio for iPET-drug conjugates for mAb1 and mAb3. For both models, the cross-validation root mean square error was 0.6 DAR. Current orthogonal UV quantification has a variability associated with 0.3 DAR (one standard deviation). The primary Raman prediction is within two standard deviations and suggests that with further refinement of the model, the DAR can be successfully predicted using the Raman approach.

Хотя в вышеприведенном описании это изобретение было описано применительно к некоторым его вариантам осуществления, и многие детали были выдвинуты с целью иллюстрации, специалистам в данной области техники будет очевидно, что изобретение допускает дополнительные варианты осуществления и что некоторые из подробностей, описанных в данном документе, могут значительно варьироваться без отклонения от основных принципов изобретения.Although this invention has been described in the foregoing description in connection with certain embodiments thereof and many details have been set forth for the purpose of illustration, it will be apparent to those skilled in the art that the invention is capable of additional embodiments and that some of the details described herein may vary significantly without deviating from the basic principles of the invention.

Все ссылки, цитируемые в данном документе, включены посредством ссылки во всей их полноте. Данное изобретение может быть осуществлено в других конкретных формах без отклонения от сущности или его существенных атрибутов, и, соответственно, следует сделать ссылку на прилагаемую формулу изобретения, а не на предшествующее описание, как указание объема изобретения.All references cited herein are incorporated by reference in their entirety. The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential attributes thereof, and accordingly reference should be made to the appended claims rather than to the foregoing description as an indication of the scope of the invention.

Claims (31)

1. Способ получения концентрированного промежуточного продукта очистки белка, включающий: обеспечение универсальной модели, полученной с использованием множества промежуточных продуктов очистки белка;1. A method for producing a concentrated protein purification intermediate, comprising: providing a universal model obtained using a plurality of protein purification intermediates; определение концентраций промежуточного продукта очистки белка в реальном времени с помощью рамановской спектроскопии in situ с использованием указанной универсальной модели при концентрировании промежуточного продукта очистки белка;determining concentrations of the protein purification intermediate in real time using in situ Raman spectroscopy using said universal model when concentrating the protein purification intermediate; регулировку параметров этапа концентрирования в реальном времени для получения концентрированного промежуточного продукта очистки белка и/или конечного концентрированного пула, где концентрация промежуточного продукта очистки белка составляет по меньшей мере 150 мг/мл, и где указанная универсальная модель включает математическую корреляцию спектральных свойств различных рекомбинантных белков, применяемую для прогнозирования критически важного показателя качества.adjusting the parameters of the concentration step in real time to obtain a concentrated protein purification intermediate and/or a final concentrated pool, where the concentration of the protein purification intermediate is at least 150 mg/ml, and wherein said universal model includes a mathematical correlation of the spectral properties of various recombinant proteins, used to predict a critical quality indicator. 2. Способ по п.1, где промежуточный продукт очистки белка концентрируют с помощью ультрафильтрации, замены буфера или того и другого.2. The method of claim 1, wherein the protein purification intermediate is concentrated by ultrafiltration, buffer exchange, or both. 3. Способ по п.1 или 2, где промежуточный продукт очистки белка собирают из биореактора, периодической культуры с подпиткой или непрерывной культуры.3. The method of claim 1 or 2, wherein the protein purification intermediate is collected from a bioreactor, fed-batch culture or continuous culture. 4. Способ по любому из пп.1-3, где промежуточный продукт очистки белка представляет собой антитело или его антигенсвязывающий фрагмент, гибридный белок или рекомбинантный белок.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the protein purification intermediate is an antibody or an antigen-binding fragment thereof, a fusion protein or a recombinant protein. 5. Способ получения промежуточного продукта очистки белка, включающий: независимое проведение анализа рамановской спектроскопии на множестве промежуточных продуктов очистки белка для получения универсальной модели, способной количественно определять любой из множества промежуточных продуктов очистки белка;5. A method for producing a protein purification intermediate, comprising: independently performing Raman spectroscopy analysis on a plurality of protein purification intermediates to obtain a universal model capable of quantifying any of the plurality of protein purification intermediates; определение концентраций промежуточного продукта очистки белка с помощью рамановской спектроскопии in situ с универсальной моделью во время концентрирования промежуточного продукта очистки белка;determination of protein purification intermediate concentrations using in situ Raman spectroscopy with a universal model during concentration of the protein purification intermediate; получение концентрированного промежуточного продукта очистки белка, когда указанный концентрированный промежуточный продукт очистки белка достигает предварительно определенной концентрации или цели конечного концентрированного пула,obtaining a concentrated protein purification intermediate when said concentrated protein purification intermediate reaches a predetermined concentration or target of the final concentrated pool, - 19 046325 где концентрация промежуточного продукта очистки белка составляет по меньшей мере 150 мг/мл, и где указанная универсальная модель включает математическую корреляцию спектральных свойств различных рекомбинантных белков, применяемую для прогнозирования критически важного показателя качества.- 19 046325 wherein the concentration of the protein purification intermediate is at least 150 mg/ml, and wherein said universal model includes a mathematical correlation of the spectral properties of various recombinant proteins used to predict a critical quality indicator. 6. Способ по п.5, где указанную модель создают с помощью анализа регрессии методом дробных наименьших квадратов для исходных спектральных данных и данных о концентрации белка в автономном режиме.6. The method of claim 5, wherein said model is generated using fractional least squares regression analysis of the raw spectral data and offline protein concentration data. 7. Способ по п.6, дополнительно включающий выполнение метода нормализации или сглаживания данных рамановской спектроскопии.7. The method of claim 6, further comprising performing a method of normalizing or smoothing the Raman spectroscopy data. 8. Способ по п.7, где указанный метод нормализации включает стандартное отклонение случайной величины с нормальным распределением.8. The method according to claim 7, wherein said normalization method includes the standard deviation of a random variable with a normal distribution. 9. Способ по п.7, где сглаживание данных включает 1-ю производную со сглаживанием 21 см-1.9. The method according to claim 7, where the data smoothing includes the 1st derivative with a smoothing of 21 cm -1 . 10. Способ по любому из пп.5-9, где указанная модель обеспечивает прогнозируемые значения концентрации белка для множества промежуточных продуктов очистки белка с ошибкой <5% по сравнению с автономными значениями концентрации белка.10. The method according to any one of claims 5 to 9, wherein said model provides predicted protein concentration values for a plurality of protein purification intermediates with an error of <5% compared to offline protein concentration values. 11. Способ по любому из пп.5-9, где указанная модель обеспечивает прогнозируемые значения концентрации белка для множества промежуточных продуктов очистки белка с ошибкой <3% по сравнению с автономными значениями концентрации белка.11. The method according to any one of claims 5 to 9, wherein said model provides predicted protein concentration values for a plurality of protein purification intermediates with an error of <3% compared to offline protein concentration values. 12. Способ по п.5, где указанный концентрированный промежуточный продукт для очистки белка имеет концентрацию от 150 до 300 мг/мл.12. The method according to claim 5, wherein said concentrated protein purification intermediate has a concentration of 150 to 300 mg/ml. 13. Способ по п.5, где указанный концентрированный промежуточный продукт для очистки белка концентрируют с помощью ультрафильтрации, диафильтрации или того и другого.13. The method of claim 5, wherein said concentrated protein purification intermediate is concentrated by ultrafiltration, diafiltration, or both. 14. Способ по п.5, где указанный концентрированный промежуточный продукт для очистки белка собирают из биореактора, периодической культуры с подпиткой или непрерывной культуры.14. The method of claim 5, wherein said concentrated protein purification intermediate is collected from a bioreactor, fed-batch culture, or continuous culture. 15. Способ по любому из пп.1-14, где определение концентрации промежуточного продукта очистки белка происходит непрерывно или с перерывами в реальном времени.15. The method according to any one of claims 1 to 14, where the determination of the concentration of the protein purification intermediate product occurs continuously or intermittently in real time. 16. Способ по любому из пп.1-15, где количественное определение концентрации белка проводят с интервалами от 30 с до 10 мин, ежечасно или ежедневно.16. The method according to any one of claims 1 to 15, where the quantitative determination of protein concentration is carried out at intervals of 30 seconds to 10 minutes, hourly or daily. 17. Способ по любому из пп.5-16, где указанный промежуточный продукт очистки белка представляет собой антитело или его антигенсвязывающий фрагмент, слитый белок или рекомбинантный белок.17. The method according to any one of claims 5 to 16, wherein said protein purification intermediate is an antibody or an antigen binding fragment thereof, a fusion protein or a recombinant protein. 18. Способ мониторинга и контроля критически важных показателей качества в промежуточном продукте очистки белка во время последующей обработки очистки белка, включающий:18. A method for monitoring and controlling critical quality attributes in a protein purification intermediate during protein purification downstream processing, comprising: обеспечение универсальной модели, полученной с использованием множества промежуточных продуктов очистки белка;providing a universal model derived from multiple protein purification intermediates; количественное определение одного или большего количества критически важных показателей качества в промежуточном продукте очистки белка с помощью рамановской спектроскопии in situ;quantifying one or more critical quality attributes in a protein purification intermediate using in situ Raman spectroscopy; регулировку указанных одного или большего количества критически важных показателей качества в промежуточном продукте очистки белка для соответствия заранее определенным уровням критически важных показателей качества;adjusting said one or more critical quality attributes in the protein purification intermediate to meet predetermined levels of critical quality attributes; где концентрация промежуточного продукта очистки белка составляет по меньшей мере 150 мг/мл, и где указанная универсальная модель включает математическую корреляцию спектральных свойств различных рекомбинантных белков, применяемую для прогнозирования критически важного показателя качества.wherein the concentration of the protein purification intermediate is at least 150 mg/ml, and wherein said universal model includes a mathematical correlation of the spectral properties of various recombinant proteins used to predict a critical quality indicator. 19. Способ по п.18, где указанные критически важные показатели качества выбирают из группы, состоящей из титра антител, концентрации белка, высокомолекулярных агентов, соотношения препарат антитело и буферных вспомогательных веществ.19. The method according to claim 18, wherein said critical quality indicators are selected from the group consisting of antibody titer, protein concentration, high molecular weight agents, antibody drug ratio and buffer excipients. 20. Способ по п.18 или 19, где последующий процесс очистки белка представляет собой ультрафильтрацию/диафильтрацию.20. The method of claim 18 or 19, wherein the subsequent protein purification process is ultrafiltration/diafiltration. 21. Способ мониторинга и контроля уровней вспомогательных веществ в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка во время последующей очистки, включающий:21. A method for monitoring and controlling the levels of excipients in the collected culture fluid and/or protein purification intermediate during subsequent purification, comprising: обеспечение универсальной модели, полученной с использованием множества промежуточных продуктов очистки белка;providing a universal model derived from multiple protein purification intermediates; определение концентраций вспомогательных веществ в режиме реального времени с помощью рамановской спектроскопии in situ при очистке жидкости для культивирования клеток или промежуточного продукта очистки белка;real-time determination of excipient concentrations using in situ Raman spectroscopy for purification of cell culture liquid or protein purification intermediate; регулировку параметров этапа очистки в реальном времени для получения или поддержания предварительно определенных количеств вспомогательных веществ в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка, и где указанная универсальная модель включает математическую корреляцию спектральных свойств различных рекомбинантных белков, применяемую для прогнозирования критически важного показателя качества.adjusting the parameters of the purification step in real time to obtain or maintain predetermined amounts of excipients in the collected culture liquid and/or protein purification intermediate, and wherein said universal model includes a mathematical correlation of the spectral properties of various recombinant proteins used to predict a critical quality indicator. - 20 046325- 20 046325 22. Способ по п.21, где указанное вспомогательное вещество включает буферное вспомогательное вещество.22. The method of claim 21, wherein said excipient includes a buffer excipient. 23. Способ по п.21 или 22, где указанное вспомогательное вещество выбирают из группы, состоящей из ацетата, цитрата, гистидина, сукцината, фосфата, гидроксиметиламинометана (Трис), пролина, аргинина, сахарозы или их комбинаций.23. The method according to claim 21 or 22, wherein said excipient is selected from the group consisting of acetate, citrate, histidine, succinate, phosphate, hydroxymethylaminomethane (Tris), proline, arginine, sucrose or combinations thereof. 24. Способ по п.21, где указанное вспомогательное вещество включает поверхностно-активное вспомогательное вещество.24. The method according to claim 21, wherein said excipient comprises a surfactant. 25. Способ по п.21 или 24, где указанное поверхностно-активное вспомогательное вещество выбирают из группы, состоящей из полисорбата 80, полисорбата 20 и полоксамера 188.25. The method according to claim 21 or 24, wherein said surfactant excipient is selected from the group consisting of polysorbate 80, polysorbate 20 and poloxamer 188. 26. Способ по п.5, где указанное вспомогательное вещество включает полиэтиленгликоль и/или сахарозу.26. The method according to claim 5, where the specified excipient includes polyethylene glycol and/or sucrose. 27. Способ по п.1, дополнительно включающий:27. The method according to claim 1, further including: определение концентраций вспомогательного вещества в реальном времени с помощью рамановской спектроскопии in situ при очистке собранной культуральной жидкости и/или промежуточного продукта очистки белка; и регулировку параметров этапа очистки в реальном времени для получения и поддержания заранее определенных количеств вспомогательных веществ в собранной культуральной жидкости и/или промежуточном продукте очистки белка.real-time determination of excipient concentrations using in situ Raman spectroscopy during purification of collected culture fluid and/or protein purification intermediate; and adjusting the parameters of the purification step in real time to obtain and maintain predetermined amounts of excipients in the collected culture fluid and/or protein purification intermediate. 28. Способ по п.1, дополнительно включающий:28. The method according to claim 1, further including: количественную оценку одного или более критически важных показателей качества в промежуточном продукте очистки белка с помощью рамановской спектроскопии in situ; и регулировку указанных одного или более критически важных показателей качества в промежуточном продукте очистки белка для соответствия заранее определенным уровням критически важных показателей качества, где указанные критически важные показатели качества выбирают из группы, состоящей из титра антител, концентрации белка, высокомолекулярных агентов, соотношения препарат - антитело и буферных вспомогательных веществ.quantifying one or more critical quality attributes in a protein purification intermediate using in situ Raman spectroscopy; and adjusting said one or more critical quality attributes in the protein purification intermediate to meet predetermined levels of critical quality attributes, wherein said critical quality attributes are selected from the group consisting of antibody titer, protein concentration, high molecular weight agents, drug-antibody ratio and buffer auxiliaries. 29. Способ по п.1, где спектральные данные собирают в одном или большем количестве диапазонов волновых чисел, выбранных из группы, состоящей из 977-1027 см-1, 1408-1485 см-1, 1621-1711 см-1, 28233046 см-1, и их комбинаций.29. The method of claim 1, wherein spectral data is collected in one or more wavenumber ranges selected from the group consisting of 977-1027 cm -1 , 1408-1485 cm -1 , 1621-1711 cm -1 , 28233046 cm -1 , and their combinations. 30. Способ по п.1, где промежуточный продукт очистки белка представляет собой слитый белок.30. The method of claim 1, wherein the protein purification intermediate is a fusion protein. 31. Способ по п.1, где промежуточный продукт очистки белка содержит внеклеточный домен рецептора клеточной поверхности или его фрагмент.31. The method of claim 1, wherein the protein purification intermediate comprises an extracellular domain of a cell surface receptor or a fragment thereof.
EA202092684 2018-08-27 2019-08-26 APPLICATION OF RAMAN SPECTROSCOPY FOR POST-PURIFICATION EA046325B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/723,188 2018-08-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA046325B1 true EA046325B1 (en) 2024-02-29

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220340617A1 (en) Use of raman spectroscopy in downstream purification
JP6010030B2 (en) Antibody purification using simulated moving bed chromatography
US20200309768A1 (en) System and Method for Characterizing Protein Dimerization
JP7344902B2 (en) Quality evaluation of chromatography columns in manufacturing methods for producing anti-TNF antibody compositions
TW201940507A (en) System and method for characterizing drug product impurities
EA046325B1 (en) APPLICATION OF RAMAN SPECTROSCOPY FOR POST-PURIFICATION
US20220220430A1 (en) Methods of monitoring cell culture media
US20210087514A1 (en) Product quality attribute measurement
JP2023536681A (en) A high-throughput and mass spectrometry-based method for quantifying antibodies
KR20210007958A (en) Systems and methods for quantification and modification of protein viscosity
KR20240011191A (en) Potency Determination Method Using UV Measurement for Continuous Biological Production
JP2024059930A (en) Systems and methods for characterizing protein dimerization
EA045662B1 (en) AQUEOUS ELECTROPHORETIC BUFFER (OPTIONS), METHOD FOR DETECTING CONTAMINATIONS OR IMPURITIES IN A PROTEIN DRUG SAMPLE, KIT FOR MICROCHIP CAPILLARY ELECTROPHORESIS