[发明专利]蛋白质溶解度筛选配方试剂盒及其使用

说明书

本发明提供多种用于生物大分子溶解度筛选的配方试剂盒，以及使用这种配方试剂盒的方法。这样的配方试剂盒相对于目前可用的试剂盒和方法提供实质性的改进，并且大大降低进行这种溶解度筛选所需的生物大分子的样品量。

技术领域

本申请涉及生物大分子溶液制剂工具研究领域，具体涉及用于生物大分子溶解度筛选的配方试剂盒及其使用方法。

发明背景

治疗性蛋白质和单克隆抗体继续代表着增长最快的一类生物制药产品。由于它们参与不同的生化反应，因此在表面特性、稳定性和溶解性方面,蛋白质自然表现出极大的可变性。帮助稳定(或增溶)一种蛋白质的溶液条件不一定适用于另一种蛋白质。实际上，必须根据具体情况调整给定蛋白质的配方，这往往是一个漫长而繁琐的过程。制剂科学家的工作包括筛选各种溶液条件以改善蛋白质的稳定性和溶解性。这一应用研究领域仍然具有挑战性，特别是当需要高度浓缩的剂型(150mg/mL)时。样品中的蛋白质浓度越高，它就越有可能表现出不稳定性，例如聚集、微粒化或相分离。需要筛选足够宽范围的溶液条件才能开发出高质量的制剂产品。在典型情况下，此类筛选工作可能始于准备10-20种不同的高度浓缩的蛋白质样品来进行稳定性研究。由于以下原因，通常很难做到这一点：(1)高浓度的蛋白质非常粘稠，易于沉淀在超滤膜上，从而导致材料损失；(2)高浓度的蛋白质溶液表现出溶质独特的Donnan效应，由于优先结合或从蛋白质表面排斥，使得难以达到所需填充剂最终浓度。另一个缺点是，这可能会非常耗材(因为它需要数百克高度纯化的材料)，并且会缓慢导致低效率。传统上，这些挑战通过蛮力克服，最终限制了可用于筛选的溶液变量的数量。结果，典型的开发研究往往没有提供足够的制剂覆盖空间。

冗长而效率低下的传统配方开发会限制公司能够在其产品开发流程中支配的资产。在此简要描述几种确认的评估蛋白质溶解度的方法。最直接的方法是超滤方法，该方法使用半透膜将蛋白质样品浓缩至其溶解度极限以上，然后估算清液中的蛋白质浓度。这是最耗料和冗长的方法之一，当目标是筛选多种配方条件时(3)很少使用。另一种方法是第二维里系数B₂₂方法(也可以使用B₂和A₂₂)¹，它估计蛋白质分子之间的成对相互作用。基本上，B₂₂的符号表示在给定溶液条件下蛋白质之间存在显著排斥或吸引。一种更高通量但不太严格的改进B₂₂方法是一种使用动态光散射的外推方法，有时被称为相互作用参数或扩散系数(k_D)方法²。在这种方法中，制备一系列浓度限制在1-20mg/mL范围内的样品，以确定蛋白质扩散系数对蛋白质浓度的依赖性，然后将线性拟合的斜率表示为具有相互作用的参数，其中基于k_D的符号和大小来确定稳定和不稳定的条件。这两种方法的缺点有两部分：1)它们的科学原理是基于对蛋白质-蛋白质成对相互作用的测量，这种相互作用可能无法准确地代表浓缩蛋白质溶液中蛋白质间集体相互作用。2)B₂₂和k_D测量需要相对大量的蛋白质和特殊的样品制备技术，包括过滤和浓缩。另一种蛋白质溶解度的实验方法包括测量其晶体上饱和溶液中的蛋白质浓度³。不幸的是，不存在可以一个通用于所有蛋白质的晶体制备的解决方案。相反，无法预测蛋白质晶体是否能在所有配方中快速生长并产生足够的晶体以进行溶解度测试。蛋白质溶解度也可以通过用某些盐(例如硫酸铵)沉淀来评估。这种方法的问题是硫酸铵具有离子性质以及需要在高浓度下使用它。用这种方法评估的蛋白质-蛋白质相互作用代表了高电导率环境抑制长距离静电相互作用的情况。将盐基沉淀的结果外推到通常用于药物产品的低电导率配方中会产生问题。

加速开发的机会在于使用比传统上(例如通过上述方法)使用少的蛋白质快速预先确定有希望的配方条件。一旦实现这一目标，就可以更加放心地进行传统的配方稳定性研究。因此，需要一种更快速、不费样品的预测蛋白质溶解性问题的预筛选工具。在进行传统稳定性研究之前使用时，此类预筛选可以帮助建立稳定性研究方案并提供更好的线索。