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一种抗体的碱性异构体分析

如图所示,CpB处理前后碱性峰均存在,且处理后碱性峰比例为7.8%,与处理前8.1%相比基本无差异,表明IgG1的C-末端Lys含量很少。

b. 细胞培养过程中铜离子浓度对IgG1抗体中碱性峰比例的影响

不同铜离子浓度下培养细胞生产抗体,抗体纯化后进行ICIEF检测,具体实验方法如下表:

培养容器 2L反应器 细胞株 (GS-) CHO-K1 基础培养基 CD培养基 培养时间 12天 铜离子浓度 400, 550, 750 and 1,000 nM 纯化方法 Protein A, 阳离子交换色谱、阴离子交换色谱

上图结果显示,随着铜离子浓度增加,酸性峰基本保持不变,而碱性峰含量增加明显,表明铜离子浓度影响了IgG1中碱性异构体的比例。

实验2 碱性异构体的表征

a. 碱性异构体分离

对3个批次的不同产品进行了ICIEF 分析,结果显示除去这3种碱性异构体(B1,B2,B3片段)外,没有新的异构体产生(见下图A)。为进一步了解这3种异构体,选取批次1的产品,使用pH-IEC方法分离收集3个峰,将收集的样品浓缩后使用1xPBS(PH7.4)置换样品中的buffer,然后使用ICIEF 分析样品纯度。收集到的样品纯度约为:B1,28%; B2,76%; B3,76%。(见下图B)

b. 使用RP-HPLC-TOF/MS分析3种碱性异构体(B1-B3)

样品还原处理:使用缓冲液(50mMTri-HCl, 3M 胍盐酸盐,PH8.3)将样品稀释至1 mg/ml,添加0.5 M DTT至终浓度为50 mM,75°C 孵育 5 min,使用RP-HPLC -TOF/MS分析。

质谱结果显示这3种碱性异构体的轻链没有差异,但是重链差异明显。50,514 Da峰是理论重链峰,在50,514 Da峰前-57/58 Da处出现明显变化,推测-57/58 Da很可能是由于Pro酰胺化作用产生,据此推测B2只有一条重链发生了酰胺化,而B3的的两条重链均已酰胺化。结合B2和B3距离主峰的远近和B3的碱性强于B2,进一步印证了该结论。

c. 肽谱图分析3种碱性异构体(B1-B3)

为进一步确证B2和B3是由于Pro酰胺化造成的,将样品buffer置换为50 mM Tris-HCl(pH 8.3),然后按照1:10 (w/w)的比例将胰蛋白酶加入到样品中, 37°C 孵育4 h。取50μg经HPLC后进入质谱进行分析。

肽谱图显示,B1、B2和B3差异较大,尤其是在C-末端重链区。与C-末端SLSLPG肽链相比,B3的 SLSLP酰胺化肽链含量已经达到最高水平,相比B2只有大约一半的酰胺化肽段,结合B2和B3片段的高纯度和RP-HPLC-TOF/MS,进一步印证B2只有一条重链发生了酰胺化,而B3的的两条重链均已酰胺化。

此外,还有一些其他小的差异存在,见上面图谱中的数字箭头指示处,它们大多数是一些剪切下来的肽段,在B1、B2和B3中含量较高,见下表。峰2含有大量的片段,其中鉴定出来的一个片段包含有未被切除的N端信号肽序列Val-His-Ser (VHS),该现象也曾有文献报道。峰3则可能是被胰蛋白酶水解时其中的糜蛋白酶活性非特异性裂解产生。B1中的峰5(上图未显示出来,洗脱峰在95min左右)则是来自重链的N端肽段环化,由于它在B1中的水平远高于B2和B3,说明环化的N端, 包含信号肽VHS的序列和一些剪切的片段是B1的主要成分。

实验3 12批中试条件(2L-2000L)下的产品中铜离子浓度与碱性峰百分比的线性分析

为验证该结果是否在规模放大时具有一致性,将工艺从2L放大到2000L。下图中样品来源于12个不同规模的反应器(2L-2000L),工艺条件与之前铜离子实验尽可能保持一致。

上图的结果显示,其R2(0.54)明显低于小试中结果(图2,0.93),该结果表明:

在不同的培养规模,培养基中铜离子浓度对抗体的Pro酰胺化具有明显的影响;

工艺放大过程中,还有其他因素影响PRO的酰胺化。

讨论

讨论

酰胺化反应是由PAM的两个催化结构域PHM和PAL顺序催化完成。PAM位于亚细胞区,以可溶性和膜绑定方式存在。而这引发一个问题:酰胺化反应发生在细胞培养基中还是绑定在细胞膜上或是两者皆有?现已确定C末端Lys反应是在细胞培养基中进行。而紧邻Lys的Pro酰胺化反应尚未明确。

铜离子可以影响CHO细胞的一些功能,如低浓度可以提高细胞浓度和产量,高浓度可以降低蛋白聚集。然而过量的铜离子浓度则会促进有害自由基反应和影响PAM催化反应。

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