JASIS2018新技術説明会抗体医薬ペプチド分析に適した生体試料分析用液体クロマトグラフィーカラムの紹介東ソー株式会社バイオサイエンス事業部

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かずひろだいほうじ
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1 JASIS2018新技術説明会抗体医薬ペプチド分析に適した生体試料分析用液体クロマトグラフィーカラムの紹介東ソー株式会社バイオサイエンス事業部

2 発表内容 1. バイオ医薬品市場動向 2. 抗体糖鎖認識 FcR 固定化分析カラム 3.SWシリーズ新カラムUP-SW 4. まとめ

3 バイオサイエンス事業計測分野の製品 TSKgel シリーズ HPLC用カラムを中心とする製品群 800品種 TOYOPEARL シリーズ分取クロマトグラフィー用充塡剤 160品種 GPCシステム HLC-8420GPC ICシステム IC-2010

4 バイオ医薬品市場経済産業省 : バイオ医薬品産業の課題と更なる発展に向けた提言より抜粋

5 バイオ医薬品市場経済産業省 : バイオ医薬品産業の課題と更なる発展に向けた提言より抜粋

Asp の異性化 (Asp isoasp) 翻訳後修飾 FcR-IIIA-NPR N- 結合型糖鎖の構造の違い Met の酸化 H 鎖 C 末端 Lys

6 モノクローナル抗体の不均一性高次構造 UP-SW series Glu STAT, NPR, PW アミノ酸凝集体形成 N 末端 Glu, Gln の環化 (Glu, Gln pglu) 分解断片化ジスルフィド結合の誤り S-S -S-S- Asn Asp Asn の脱アミド (Asn Asp) Asp の異性化 (Asp isoasp) 翻訳後修飾 FcR-IIIA-NPR N- 結合型糖鎖の構造の違い Met の酸化 H 鎖 C 末端 Lys の欠失 STAT, NPR, PW Met Lys Lys 人為的な修飾結合数, 結合部位抗体 - 薬物複合体 (ADC) PEG 修飾 Butyl-NPR 6

7 抗体医薬品の不均一性が有効性安全性に及ぼす影響凝集体形成 IgG 凝集体アナフィラキシー発症リスク糖鎖構造非ヒト型糖鎖アナフィラキシー発症リスクフコース有効性 (ADCC 活性 ) に影響末端ガラクトース有効性 (CDC 活性 ) に影響抗体 - 薬物複合体 (ADC) 薬物の結合数 (DAR) 有効性毒性に影響抗体医薬品の開発製造品質管理において不均一性の分析は不可欠 7

8 発表内容 1. バイオ医薬品市場動向 2. 抗体糖鎖認識 FcR 固定化分析カラム 3.SWシリーズ新カラムUP-SW 4. まとめ

9 抗体医薬品抗体医薬品ガンやリウマチなどの治療薬バイオ医薬品の1種構造の特徴 Fab領域分子量15万の巨大分子 2本の重鎖と2本の軽鎖が折りたたまれ複合化 2カ所のFab領域と1カ所のFc領域 Fc領域に2本の糖鎖が結合薬効や安定性に重要製造法アップストリーム CHO細胞による培養生産ダウンストリームクロマト精製やろ過による製剤化抗原結合部位 Fc領域 N-アセチルグルコサミンマンノースガラクトースシアル酸フコース

10 ABS 280 nm TSKgel FcR-IIIA-NPR 開発品機能概要 N-アセチルグルコサミンマンノースガラクトースシアル酸フコース FcR固定化分析カラム抗体医薬品 Fc領域の糖鎖構造により活性が異なる品質バラつきの原因となり得る低活性 0 5 高活性 10 Time (min) 分析例クロマトグラム糖鎖構造を認識し活性に基づいて分離

11 抗体医薬品の作用機序中和活性 ADCC CDC アゴニスト活性 Figure from Web page of National Institute of Health Sciences, Japan

12 抗体医薬品の作用機序 - ADCC - FcγRIIIA Therapeutic antibody NK cell Activated NK cell Tumor cell dies by apoptosis and/or membrane damage Tumor cell 1. 抗体医薬品がガン細胞表面の抗原を認識し結合する 2. NK 細胞表面の FcγRIIIA を介して NK 細胞がガン細胞に結合する 3. FcγRIIIA のクロスリンクがトリガーとなり NK 細胞を活性化 4. ガン細胞がアポトーシス誘発や膜ダメージにより破壊される

13 ADCC活性におけるFcγRIIIAの役割抗体医薬品の作用メカニズム ADCC 模式図キーとなるレセプター FcγRⅢA - NK細胞などの表面に発現抗体医薬品の主要な活性 ADCC活性のキー分子抗体と1対1で結合抗体のFc部分の糖鎖を認識

14 Fcレセプターの種類と機能 Kenneth G. C. Smith and Menna R. Clatworthy, Nature Reviews Immunology 10, (May 2010) - 免疫反応に関わるキー分子 - 抗体医薬品のFc領域と結合 - 主要な機能が明らかになりつつあるが未解明な機能も多い

15 標準分析法１装置 - 汎用HPLCシステムグラジェントポンプ UV検出器カラムオーブン標準使用圧力 5-10 MPa ２分析条件 - phグラジェント溶出法 ph , リニア - 中性 ph6 8 で結合し酸性で溶出 B% Conductivity ph Time (min) B% ph (Red), Cond. (Blue, ms/cm) 9.0 Condition System, Tosoh LC-8020 Buffer A, 50 mmol/l Citrate ph6.5 Buffer B, 50 mmol/l Citrate ph4.5 Gradient, B 0-100% (2-20 min, linear) Flow rate, 1.0 ml/min Temperature, 15 deg C (Column oven) Detection, ABS 280 nm

16 抗体の分析例 (A) Human gamma globulin (B) Human IgG1 (C) Herceptin biosimiler (D) Herceptin biosimiler (+Fucose) (-Fucose) (E) Therapeutic antibody A (F) mab 1 (G) mab 2 (H) mab 3 Condition Buffer A, 50 mmol/l Citrate ph6.5 Buffer B, 50 mmol/l Citrate ph4.5 Gradient, B 0-100% (2-20 min, linear) Flow rate, 1.0 ml/min Detection, ABS 280 nm Column oven, 25 deg C

17 ヒトガンマグロブリンの分離例 IgG2は開発カラムに結合しない IgG1, IgG3, IgG4は結合し 3つのピークを与える Chromatogram of human gamma globulin separation - IgG2はFcγRIIIAに対する親和性を有しないので素通りする - 入手した全てのガンマグロブリン製剤は上記と同様の分離パターンを示した

18 ハーセプチンバイオシミラーの分離例 Herceptin biosimiler (+Fucose) Herceptin biosimiler (-Fucose) フコースフコース Chromatograms of Herceptin biosimilers - 脱フコース型糖鎖はフコース型糖鎖と比較して強い保持力を示した - フコース転移酵素をKOした細胞を用いて脱フコース型抗体を製造しても活性のバラつきがあることが示唆された

開発カラムによって分離された3ピークの糖鎖構造 1 2 3 Fraction 1:

19 開発カラムによって分離された3ピークの糖鎖構造 Fraction 1: 低保持力成分 Fraction 2: 中保持力成分 Fraction 3: 高保持力成分

20 アプリケーション１抗体医薬品の品質管理ロット間差の比較が容易かつ迅速に行える B ロット２ Peak 2 41 % Peak 1 37 % Time (min) Peak 3 26 % 15 ABS 280 nm ABS 280 nm A ロット１ Peak 2 36 % Peak 1 42 % Time (min) 市販抗体医薬品Aのロット間差比較例 Condition Buffer A, 50 mmol/l Citrate ph6.5 Flow rate, 1.0 ml/min Buffer B, 50 mmol/l Citrate ph4.5 Detection, ABS 280 nm Gradient, B 0-100% (2-20 min, linear) Column oven, 25 deg C Peak 3 22 % 15 20

21 アプリケーション２工程解析技術 PAT 培養工程では日数経過に伴って産生される抗体の糖鎖構造が変わる - 本カラムは培地成分やHCPが含まれていても抗体量や活性の変化を分析可能 - 弊社モデル条件において120回以上の分析が可能であった下図培養液120th Inj. 培養液100th Inj. ABS 280 nm 培養液80th Inj. 培養液60th Inj. 培養液40th Inj. 培養液20th Inj. 培養液1st Inj. 精製mAb 培養液中の抗体の分析例 Buffer A, 50 mm Citrate, 150 mm NaCl ph6.5 Buffer B, 50 mm Citrate, 150 mm NaCl ph4.5 Flow rate, 1.0 ml/min Gradient, B0%(0-7 min) B0-100%(7-25 min) B100%(25-30 min) B0% (30-35 min) Temperature, 20 deg C Detection, ABS 280 nm NaClを添加することにより非特異的な吸着を抑制可能

22 その他想定される使用例３抗体産生細胞の開発従来の評価項目である増殖速度抗体生産量安定性に加え糖鎖構造を評価可能必要な抗体量はわずか5 μg ４生産条件のスクリーニング - 培養における工程パラメータの最適化 - 培地成分のスクリーニング細胞密度添加剤培地撹拌速度通気量温度期間

23 まとめ TSKgel FcR-IIIA-NPR 開発品の特徴１抗体医薬品の糖鎖を認識し活性に基づいて分離 - 本機能を有する分析用アフィニティカラムは世界初２迅速分析 - サンプルの前処理不要 - ヒトFcを有する抗体やFc融合タンパク質に利用可能 - 測定時間約30分分析３優れた耐久性 - 100回以上の耐久性 - 良好な分析再現性

24 発表内容 1. バイオ医薬品市場動向 2. 抗体糖鎖認識 FcR 固定化分析カラム 3.SWシリーズ新カラムUP-SW 4. まとめ

25 TSKgel SW series タンパク質分子量 kda UP-SW2000 開発中ペプチド低分子核酸分離ペプチド核酸 2000 UP-SW タンパク質抗体二量体フラグメント分離 Aggregate 4000 抗体凝集多量体粒子径シリーズ 5 μm SWXL 4 μm SuperSW 2 μm UP-SW 3 μm 8 μm SWXL

26 5μm TSKgel G3000SWXL と 2μm UP-SW3000 の比較従来の SW カラムよりも高分離かつ迅速な分析を達成 Column Rs (1/2) Rs (2/3) Rs (3/4) A) TSKgel G3000SW XL x B) TSKgel UP-SW TSKgel G3000SWXL (5 μm) 30 cm カラム x 2 本連結 TSKgel UP-SW3000 (2 μ m) 30 cm カラム x 1 本 Condition Column: Mobile phase: Flow rate: Temperature: Detection: Injection vol.: Sample: A) TSKgel G3000SW XL 5 μm, 7.8 mm I.D. x 30 cm x 2 B) TSKgel UP-SW μm, 4.6 mm I.D. x 30 cm 100 mmol/l phosphate buffer (ph6.7) mmol/l sodium sulfate % sodium azide A) 1.0 ml/min, B) 0.35 ml/min 25 deg C UV 280 nm 10 μl mab 26

27 UV 280nm UP-SW3000 と UP-SW2000( 開発品 ) の分画範囲 TSKgel UP-SW3000 TSKgel UP-SW2000 ( 開発品 ) Condition Column: TSKgel UP-SW mm I.D. x 30 cm TSKgel UP-SW mm I.D. x 30 cm( 開発品 ) Mobile phase: 100 mmol/l phosphate buffer (ph6.7) mmol/l sodium sulfate % sodium azide Flow rate: 0.35 ml/min Temperature: 25 deg C Detection: UV 280 nm Injection vol.: 10 μl Sample: 1. Thyroglobulin 640,000 Da (1 Thyroglobulin dimer) 2. γ-globulin 155,000 Da (2 γ-globulin dimer) 3. Ovalbumin 47,000 Da 4. Ribonuclease A 13,700 Da 5. ABA 137 Da min Rs Rs Rs Rs Rs Rs Column (1 /1) (1/2 ) (2 /2) (2/3) (3/4) (4/5) TSKgel UP-SW TSKgel UP-SW2000( 開発品 )

28 Pressure (MPa) カラム操作圧 (UP-SW3000) 高分離分析用カラム :4.6 mm I.D. x 30 cm 迅速分析用カラム :4.6 mm I.D. x 15 cm どちらもカラム操作圧は 30 MPa 以下 TSKgel UP-SW mm I.D. 30 cm TSKgel UP-SW mm I.D. 15 cm 耐圧が低い HPLC システムでも使用可能 Condition Mobile phase: 100 mmol/l phosphate buffer (ph6.7) mmol/l sodium sulfate % sodium azide Flow rate: ml/min Temperature: 25 deg C Flow Rate (ml/min) 28

29 UP-SW2000 ( 開発品 ) TSKgel G2000SWXL, SuperSW2000 と同一選択性高分離分子量 10 万以下のタンパク質ペプチド核酸の分離に好適 2 μm の UP-SW2000 は 5 μm SWXL の分析時間半分より高分離操作圧 30 MPa 以下で汎用 HPLC( セミミクロシステム ) で使用可能

30 MW ペプチド較正曲線比較 A 社カラム SuperSW2000 Conditions Column Mobile phase Flow-rate Temperature Detect Sample UP-SW2000( 開発品 ) UP-SW mm I.D. x 30 cm( 開発品 ) SuperSW mm I.D. x 30 cm A 社 4.6 mm I.D. x 30 cm 0.1% TFA in 40% ACN 0.35 ml/min 25 deg C 215 nm Myoglobin 17,800 Ribonuclease A 13,700 Aprotinin 6,612 Insulin 5,808 Glucagon 3,483 Bombesin 1,620 Substance P 1,348 LH-RH human 1,182 Angiotensin II 1,046 Leucine-Enkephalin 556 TRH 362 Glutathione 307 Calibration curve min

31 ペプチド分析移動層の影響移動相にアセトニトリル TFAを用いることで固定相との吸着等を抑制 30% Acetonitrile + 0.1% Trifluoroacetic acid 25 mmol/l phosphate 30 Sodium % Acetonitrile mmol/l chloride (ph6.5) 0.1 % Sodium Trif luoroacetic acid 100, mm Sodium Phosphate mm Sodium Chloride (ph 6.5) MW 10,000 1, Elution time (min) Condition Column: TSKgel UP-SW2000 開発品 2 μm, 4.6 mm I.D. x 30 cm Flow rate: 0.35 ml/min Temperature: 25 deg C Detection: UV 214, 280 nm Injection vol.: 10 μl Da Sample: 13,700 RibonucleaseA Big Gastrin 3,849 Glucagon 3,482 β-endorphin 3,465 α-endorphin 1,746 Bombesin 1,620 Substance P 1,348 LH-RH 1,182 Bradykinin 1,060 Oxytocin 1, AngiotensinⅢ Gly-Gly-Tyr-Arg 451 Gly-Gly-Gly

32 UV 215 nm ペプチド分析クロマト比較 UP-SW2000 ( 開発品 ) Peak resolution Conditions Column Mobile phase Flow-rate Temperature Detect Sample UP-SW mm I.D. x 30 cm ( 開発品 ) SuperSW mm I.D. x 30 cm 0.1% TFA in 40% ACN 0.35 ml/min 25 deg C 215 nm Aprotinin Big Gastrin human Bombesin Oxytosin SueprSW2000 min

33 UV 260 nm 低分子核酸の分離例 Synthetic 19 and 20 mer DNA Synthetic mer Poly (A) Conditions Column Mobile phase Flow-rate Temperature Detect UP-SW mm I.D. x 30 cm x 2 ( 開発品 ) 0.05% NaN3 and 0.3 mol/l NaCl in 0.05 mol/l Phosphate (ph6.7) 0.20 ml/min 25 deg C 260 nm min

34 UV 260 nm 低分子核酸の分離例 Conditions Column Mobile phase Flow-rate Temperature Detect UP-SW mm I.D. x 30 cm ( 開発品 ) 0.05% NaN3 and 0.3 mol/l NaCl in 0.05 mol/l Phosphate (ph6.7) 0.20 ml/min 25 deg C 260 nm 精製 19, 20mer DNA 粗精製 50mer DNA 粗精製 100mer DNA min

35 まとめ UP-SWシリーズの特徴 1. SWXLと同等の選択性で高分離抗体凝集体フラグメントペプチドオリゴ核酸 2. 迅速分析 - 5 μm SWXL の1/2の分析時間でより高分離 3. セミミクロ仕様汎用液クロ装置で使用可能 - 操作圧は30 MPa以下

36 まとめ抗体核酸ペプチド広がるバイオ医薬品分析精製分析サイズによる分離糖鎖直接分析活性糖鎖解析チャージバリアント ADC UP-SWシリーズ FcRカラム Amide-80 STAT NPRシリーズ Butyl-NPR サイズによる分離 UP-SWシリーズイオン交換による分離 STAT NPRシリーズ疎水性による分離 ODS-100V 120H 精製 rprotein A シリーズ rprotein L NH2-750 Phenyl-650 GigaCapシリーズ IEX-PW (SuperQ-5PW) HIC-PWシリーズ ODS

37 東ソー ( 株 ) の出展 7B-401 セミナーセミナー最新の高速 GPC システム HLC-8420GPC EcoSEC Elite の紹介日時 :9 月 6 日 ( 木 ) 13:45 ~ 14:10 会場 A-9 高速イオンクロマトグラフィーによる水道水質分析 ~ 改正告示法への対応 ~ 日時 :9 月 7 日 ( 金 ) 14:25 ~ 14:50 会場 A-10 37

38 ご清聴有り難う御座いました

サイズ排除クロマトグラフィー SIZE EXCLUSION CHROMATOGRAPHY New TSKgel UP-SW3000 高性能水系 SEC カラム特長主な対象物質技術資料微粒子充塡剤 2μm のためたんぱく質抗体酵素などの生体高分子の迅速分析 15 cm カラム高

サイズ排除クロマトグラフィー SIZE EXCLUSION CHROMATOGRAPHY New TSKgel UP-SW3000 高性能水系 SEC カラム特長主な対象物質技術資料微粒子充塡剤 2μm のためたんぱく質抗体酵素などの生体高分子の迅速分析 15 cm カラム高 New TSKgel UP-SW000 高性能水系 SEC カラム特長主な対象物質技術資料微粒子充塡剤 μm のためたんぱく質抗体酵素などの生体高分子の迅速分析 cm カラム高分離分析 0 cm が可能です充塡剤の表面特性は既存の TSKgel SW タイプと同様です細孔特性細孔容積較正曲線の傾きなどは TSKgel G000SWXL と同様で抗体 IgG

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