摘要：宿主细胞蛋白 (Host cell protein, HCP) 是宿主细胞 (CHO, HEK293, E.coli, Sf9等) 生产或编码产生的非目标蛋白，是生物药物中过程相关杂质的主要组成部分，虽然绝大多数宿主细胞蛋白（大于99%）均在下游工艺中被去除，
宿主细胞蛋白 (Host cell protein, HCP) 是宿主细胞 (CHO, HEK293, E.coli, Sf9等) 生产或编码产生的非目标蛋白，是生物药物中过程相关杂质的主要组成部分，虽然绝大多数宿主细胞蛋白（大于99%）均在下游工艺中被去除，但仍可能有少量HCP残留与药物产品共纯化，其中有些残留蛋白被认为是高风险HCPs, 可能具有免疫原性、生物活性或酶活性，或有可能降解产品分子或辅料，对药物质量和安全性产生重要影响，因此这类高风险HCPs是制药企业和监管机构关注的重点。
如何让宿主细胞蛋白（HCP）残留的分析更加高效且可靠
中国仓鼠卵巢细胞CHO表达系统一直是单抗等生物技术药物生产中常用的哺乳动物表达系统之一，因为它能够生产类似于人类产生的翻译后修饰的复杂蛋白质。对CHO细胞培养液的下游纯化通常包括蛋白A亲和层析，然后是精纯步骤以进一步去除聚集物、电荷变体、HCP和宿主细胞DNA。在纯化过程中绝大多数HCP被清除，但可能有一些HCP由于以下两种方式“逃脱"清除：
1、HCP具与产品特异性或非特异性结合的能力并在工艺过程中被携带；
2、HCP有与蛋白A色谱填料相互作用的能力，导致其与产品共同洗脱。
如何让宿主细胞蛋白（HCP）残留的分析更加高效且可靠
HCP危害与分类
HCP的潜在风险受多种因素影响，包括药物适应症、给药途径、给药频率、每个给药剂量的HCP数量、病人群体、HCP与人类对应物的同源性，以及先前的非临床和/或临床经验。
HCP对产品质量、安全性和有效性的潜在影响：
免疫原性：抗药抗体，诱导细胞因子产生等
效价：蛋白聚集或降解
稳定性：脂肪酶降解辅料
安全性：与内源蛋白相互作用，类免疫佐剂作用
BPDG HCP工作小组基于单个HCP与产品共纯化的能力、在下游工艺中出现的频率、其改变或降解药物/辅料的能力，以及潜在的免疫原性将高风险HCP的影响分为四大类：
1）产品质量，2）制剂，3）对人体的直接生物学功能，以及4）免疫原性。
如何让宿主细胞蛋白（HCP）残留的分析更加高效且可靠
目前有多种方法可以识别和定量药物开发过程中存在的全部和个别特定HCP的水平。每种方法都有自己的优点和缺点。可按照以下综合分析策略，正确测量已知的HCP杂质，如果确定为高风险的HCP，则制定控制策略以监测和/或消除这些杂质。
01 通过免疫测定法（如ELISA）测量总HCP，是确定残留HCP水平以指导工艺开发以及支持GMP批次放行检测的主要工作手段。开发总HCP免疫测定法所需的关键试剂应经过详细的表征。
02 应使用额外的正交方法，如2D凝胶电泳/Western，和/或抗体亲和提取（Antibody Affinity Extraction，AAE）后进行质谱分析，评估关键抗体试剂对工艺特定HCP的覆盖率。
03 总HCP 免疫测定应常规进行，以确定工艺样品中HCP的水平。
04 建议采用正交方法，如质谱和/或额外的单个HCP检测方法，以确保产品纯度，特别是当免疫测定检测到总HCP水平升高、观察到稀释非线性或观察到产品质量影响时。
05 如果个别HCP被确认并被认为是潜在的高风险：
a、可能需要开发一种特定的免疫测定法以监测已知的杂质，或开发一种有针对性的质谱分析方法，以更好地了解HCP的水平及其潜在影响。
b、如果确定的杂质具有酶活性，可以开发一种活性测定法以指导工艺和产品开发，监测、去除和/或灭活该蛋白质。
c、通过in silico方法进行免疫原性评估，如果预测表明免疫原性风险很高，可以进行体外比较免疫原性评估（IVCIA）。
d、毒理学研究评估临床风险。
用于总HCP定性和定量分析的方法主要是免疫测定法，通常使用一种或多种ELISA方法进行检测。但是传统ELISA具有以下局限：
•多个孵育和洗涤步骤，需要大量的动手操作和分析时间，样品检测通量非常有限；
•动态范围很窄（±100 ng/mL），在下游工艺研究期间需要进行大量的重复检测；
•样品和试剂消耗量大，这对特定低水平HCP的检测来说是一个挑战，因为要从药物物质中产生足够的HCP是非常困难的。这使得ELISA在满足下游工艺开发团队日益增长的速度、通量和样品量消耗等方面出现瓶颈。
所以，目前已经有越来越多的制药企业转向了有助于提高通量和加快周转速度的高通量免疫分析平台如Gyros公司的Gyrolab®全自动免疫分析平台，Gyrolab技术利用链霉亲和素包被的微珠捕获生物素化的捕获试剂，样品与捕获试剂结合后用荧光标记的检测试剂检测结合的样品。这种在亲和柱上以流穿模式（Flow-through）进行的免疫测定非常快速并且不需要孵育时间，与传统ELISA相比大大减少了完成分析所需的时间以及样品和试剂量的消耗。全自动化控制运行使Gyrolab检测具有优良的可重复性。
因此，Gyrolab自动化的高通量分析方法能够为工艺开发和QC放行检测中的HCP分析提供有效的支持：
快速的分析周转效率；
出色的检测通量；
数据质量可靠，结果可重复性高。
总体上，这种方法可提高生物分析部门的效率，大大减少手工操作时间，除去因稀释错误或人为操作误差导致的重测要求，并大幅提高分析结果的产量、质量和可重复性。
来源：红红爱科学