抗体医薬品の分析におけるHORIBAのソリューション

抗体の凝集過程評価


ラマン分光法による高濃度液中でのタンパク質間相互作用解析

タンパク質がある程度の高濃度になった場合、タンパク質の分子同士の相互作用によって構造変化や凝集などを引き起こし、医薬品としての効果も変化することから、抗体医薬品の製造・品質管理面でタンパク質構造の変化を確認することが重要となります。 そこでIgG 溶液を用い、疎水性のチロシン(Tyr）とトリプトファン（Trp）の構造変化をラマンスペクトルで捉えることで、タンパク質濃度と安定性の関係性を調査し、タンパク質が変性し得る濃度の閾値を特定しました。

Tyr に起因する 856 cm-1 と 830 cm-1 のピーク強度比
Tyr に起因する856 cm-1 と830 cm-1 のピーク強度比（チロシンダブレット）はIgG 分子同士の相互作用により濃度の増加と共に増大し、80 mg/mL を超える濃度で過飽和状態となりました。
Trp に起因する 1555cm-1 のピークの半値幅
Trp に起因する1555cm-1 のピークの半値幅が濃度の増加とともに増大することが確認されました。 これはタンパク質の濃度が高くなるとタンパク質分子同士の相互作用によってねじれ角が変化し、ねじれ角の分布の幅が大きくなることでピーク幅が広くなると推測しました。
◉ Ota et. al. Pharm Res.2016 33, 956-969
本測定は、東京大学工学部津本研究室のご協力のもと行われました。

顕微レーザーラマン分光測定装置　LabRAM HR Evolution

顕微ラマン分光分析装置のPoint

  1. 試料を希釈することなく高濃度の状態で抗体医薬品の安定性が評価できる
  2. 高濃度試料の評価においてタンパク質の構造に関する情報が得られる

温調機構付き粒子解析装置による抗体凝集評価

加温前の抗体溶液の粒子径分布図ではほとんど凝集物が存在していませんが、装置に搭載されている温調機能を用いて試料を50ºC で120 分間加温すると、抗体の凝集物が形成し、数 100 nm の粒子（凝集物）の数が著しく増加する様子が測定され、内蔵CCD でも確認できました。

抗体の凝集過程
ナノ粒子径分布・濃度測定装置 ViewSizer3000

ナノ粒子径分布・濃度測定装置 ViewSizer3000のPoint

  1. 温調しながら測定可能
  2. 三波長光源により、凝集など広い分布の分析に最適
  3. キュベットセル内攪拌により、粒子濃度を均質な状態で再現性よく測定可能


表面プラズモン共鳴法を用いた抗体スクリーニング


分子間相互作用の多検体同時分析

FcRIIIa－抗体相互作用測定時の差分画像
FcRIIIa－抗体相互作用測定時の差分画像
FcRIIIa (10 nM) と12 種類の抗体との相互作用測定
FcRIIIa (10 nM) と12 種類の抗体との相互作用測定

本測定に用いたサンプルは、津本研究室（東京大学大学院工学系研究科）よりご提供いただきました。

  1. 疾患タイプ：抗腫瘍タイプの抗体医薬品Ａ、Ｃと免疫疾患タイプの抗体医薬品Ｂを比較すると、両者で結合親和性に差が見られた。
  2. 市販薬とリコンビナント：抗体医薬品Ａ、Ｂとリコンビナント抗体の比較では、抗体医薬品Ａ、Ｂの方が FcRIIIa との親和性が高くなる傾向が見られた。
  3. Fv 領域：抗体の Fc 領域は共通だが、Fv 領域が異なることで、親和性に違いが見られた。


SPRi（表面プラズモンイメージング） OpenPlex

ラベルフリー生体分子間相互作用解析 OpenPlexのPoint

  1. 一度に複数の項目の解析が可能
  2. 血清や細胞を検体として測定可能
  3. ハイスループットアッセイ


タンパク質の構造変化過程モニタリング


高速蛍光スペクトル測定によるFRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)解析

タンパク質と蛍光プローブ（ANS）間で起こるFRET を観測することができました。 経時的な分子の状態変化、分子間相互作用、反応過程の追跡をモニタすることが期待されます。
タンパク質の構造変化過程
蛍光吸光分光装置 Duetta

蛍光吸光分光装置 DuettaのPoint

  1. 100 ミリ秒以下の時間間隔での高速スペクトル測定を実現
  2. 1,100nm までのスペクトル測定が可能
  3. 蛍光と吸光が同時に測定可能


薬剤の反応プロセスなどのリアルタイムモニタリング


バイオリアクターのリアルタイムモニタリング

独自開発したラマンプローブを反応槽への取り付けることで、重合反応プロセスなどのリアルタイムモニタリングが可能になりました。 また、分析室に光源・分光器を設置し、ファイバー接続で反応槽に導入するため、集中管理室など遠隔でデータを管理できます。 反応槽への浸漬プローブや、分析窓越しの測定など測定対象に合わせたプローブ設計が可能です。

バイオリアクター
プロセスラマンシステム

プロセスラマンのPoint

  1. 赤外吸収や近赤外分光法では致命的な障害となる水の影響が問題とならず、含水試料を測定できる
  2. 最大4系統まで測定が可能、微量成分の検出も可能
  3. ラマンのスペクトルは特徴的であり、水分量・粒子径・粒子密度の変化による影響も少ないことからNIRより解析が容易

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