Monoklonale antilichamen vertegenwoordigen het grootste en snelst groeiende segment van de internationale biofarma. Hoewel deze therapeutische middelen een zegen zijn voor de wereldwijde gezondheidszorg, productiviteitsbeperkingen vormen een serieuze uitdaging voor fabrikanten die voldoende hoeveelheden willen produceren voor therapeutische toepassingen. Nutsvoorzieningen, A*STAR-onderzoekers hebben een methode met hoge capaciteit ontwikkeld om monoklonale antilichamen te zuiveren die magnetische nanodeeltjes gebruikt en die ook nieuwe bedrijfsomstandigheden introduceert.

Momenteel, therapeutische antilichamen worden in het algemeen gezuiverd door middel van een techniek die bekend staat als proteïne A-affiniteitschromatografie. Het proces levert een hoge zuiveringsfactor op - meestal 99 procent - maar het is traag, waardoor een ernstig productiviteitsknelpunt ontstaat. Het proces wordt grotendeels gehinderd door de lage capaciteit van proteïne A, die monoklonale antilichamen bindt met een gemiddelde snelheid van 50 gram per liter proteïne A-chromatografiemedia. Het algehele zuiveringsproces vereist dat niet-gezuiverde antilichamen in meerdere cycli, die tot een week kunnen duren, door kolommen gaan die met de media zijn gevuld.

Een onderzoeksteam onder leiding van Pete Gagnon en medewerkers van het A*STAR Bioprocessing Technology Institute in Singapore hebben een alternatieve methode ontwikkeld met 1, 000 keer de capaciteit van proteïne A. De techniek omvat het gebruik van polyethyleenglycol, waardoor de antilichamen worden afgezet op het oppervlak van met zetmeel beklede magnetische nanodeeltjes (zie afbeelding). De deeltjes worden opgevangen in een magnetisch veld, niet-afgezette verontreinigingen worden weggewassen en de gezuiverde antilichamen worden teruggewonnen door de polyethyleenglycol te verwijderen.

"De hoge capaciteit van onze nanodeeltjesmethode maakt het veel sneller dan kolomchromatografie, ", legt Gagnon uit. "In plaats van de farmaceutische industrienorm van vijf tot acht cycli, het nieuwe proces vereist slechts één cyclus, wat slechts een paar uur duurt." Deze reductie verhoogt de productiviteit van de nieuwe aanpak aanzienlijk ten opzichte van traditionele methoden.

De nieuwe methode vereiste ook dat het onderzoeksteam nieuwe bedrijfsomstandigheden ontwikkelde. Polyethyleenglycol wordt al tientallen jaren gebruikt om antilichamen te verwerken, maar het heeft nooit het niveau van zuiverheid bereikt dat nodig is voor klinische therapieën. Het team ontdekte dat door de zoutconcentratie te verhogen, ze zouden de verontreinigingsniveaus kunnen verlagen van ongeveer 250, 000 delen per miljoen tot 500:hetzelfde niveau bereikt door proteïne A. Een enkele daaropvolgende polijststap met behulp van een multimodale chromatografiekolom zuiverde de antilichamen verder volgens klinische kwaliteitsnormen.

Gagnon wijst op het grote potentieel voor adoptie van de nieuwe technologie door de industrie. Naast het oplossen van het al lang bestaande probleem van productiviteit voor monoklonale antilichamen, de nanodeeltjesbenadering kan worden toegepast op veel andere therapeutische eiwitten en ook op virale vaccins.