トップページに戻る

検索のヘルプ

Location:ホームテクニカル情報配信サービスGE Pharma Mail

プロセス理解向上のためのハイスループットプロセス開発

プロセス開発はかつて多くの時間と労力を要する実験であり、たびたび実施せずに済ませてしまい、その結果十分な理解をせず、至適化が不十分なために、場合によってはよりリスクの高いプロセスにつながりました。PreDictorプレートとAssistソフトウェアを用いた新しい方法で、膨大な量のデータを生み出し、プロセス理解を改善し、そして堅牢な製造のための基盤を築くことができます。

高い生産性や堅牢なバイオ医薬品製造プロセスを得るには、ダウンストリーム精製プロセスの最適な条件を早い段階で見つけることが重要です。最近FDAが導入したイニシアティブ"Quality by Design"でも、高度なプロセス理解が必要となるため、早い段階でのプロセス開発を後押しするでしょう。早い段階のプロセス開発においてプロセス理解を得る方法のひとつは、広い範囲を特徴付けられたスペースを評価すること、より詳細な研究が行うことです。96ウェルプレートを用いたハイスループットプロセス開発(HTPD)は、そのための効率的な技術です。

HTPDは、サンプル消費量を少なく抑えながら、プロセス開発初期において開発時間を短縮し情報量を増やすことができる新しい方法です。クロマトグラフィー条件は96ウェルフィルタープレートで、迅速に、並行して評価できます。小型化したフォーマットを用いる並行スクリーニングにより、スループットを高め、サンプル消費量を抑え、そしてより堅牢な製造プロセスのデザインにつながる膨大な情報を入手することができます。

HTPDワークフローには4つのフェーズがあります。

  1. 多様で同時に最大の情報を得て評価ができる実験を計画。
  2. 設定した変数の試験を並行して実施。
  3. 分析(情報量が多いので、ハイスループット分析メソッドの利用が望ましい)。
  4. 結果の評価(カラムでの検証や微調整に移る前に、必要に応じてHTPDモードでの追加の評価を実施)。

コンセプトの模式図
プロセス開発のワークフローにおけるコンセプトの模式図
PreDictor(左)を用いて並行してスクリーニングを行うことにより、もっとも適した条件を見つける広範なスペースの特徴を確認し、もっとも適した条件を見つけられます。次に、HiScreenカラムおよびÄKTA avantシステム(中央)を用いて微調整や検証を行います。最後に、この条件を使って、堅牢な製造スケールプロセス下でスケールアップします(右)。

PreDictorプレート

PreDictorプレートはポリプロピレンおよびポリエチレン製の、ディスポーザブル96ウェルフィルタープレートです。各ウェルは全量800 µLで、特定の容量のクロマトグラフィー担体が各ウェルにあらかじめ充填されています。プレートは1種類の担体または複数の担体が充填されているタイプの両方があり、4枚入り1パックで提供されています。トリプリケートで試験をする場合、128試験分に相当します。

PreDictorプレートは図1のようにロボットシステムによる自動ワークフローで使用することも、マルチチャネルのピペットを用いて手動で操作することもできます。

装置の写真
図1. PreDictorプレートを自動でハンドリングできるロボットの例(Tecan Freedom EVO workstation)

溶液は遠心または吸引で除くことができます。このプレートは、操作に依存せず、ウェル間およびプレート間の性能の一貫性があるため、高い再現性が得られます。

結合容量のグラフ
図2. 2 µL PreDictor Capto Sプレートで測定したキモトリプシン(60分インキュベーション)の結合容量の再現性。赤の実線は中央値を示し、破線は±2の標準偏差を示しています。PreDictorプレートのカラム1~12は、交互に色が違う傍線で示しており、カラムの位置は結果に依存しないことがわかります。

PreDictorプレート用Assistソフトウェア

実験の準備やPreDictorで得られたデータの評価をサポートするツールがAssistソフトウェアです。Assistソフトウェアは実験の準備、データのマネジメント、データの評価に役立ちます。AssistソフトウェアにはPreDictorプレートでの検討条件の選択から結果の評価にわたり、実験ワークフローをガイドしてくれる標準的な手順が含まれています。図3は、Assistソフトウェアで行うことができる典型的なワークフローです。

ワークフローの模式図
図3. 実験の準備、データマネジメントおよびデータ分析の標準的なワークフローを提供するAssistソフトウェア

図4にAssistソフトウェアで評価したスクリーニング実験の例を示します。

スクリーンショット
図4. Assistソフトウェアのレポーティング機能:等高線図を含む幅広いデータ分析やプレゼンテーションオプションの例

条件スクリーニング

PreDictorプレートは例えば、結合容量、洗浄、溶出条件の確認など、クロマトグラフィーサイクルのさまざまな部分をスクリーニングするのに使えます。専用のスクリーニングプレートを使って複数の坦々を評価することもできますし、1種類の担体だけのプレートを使ってスループットを高めることもできます。

PreDictorプレートで得られるデータとカラムの実験で得られるデータの相関性は非常に高いため、プレートがプロセス条件の初期スクリーニングに適したツールであるといえます。図5は、コンアルブミンのCapto Sでの精製において、最適な添加条件の検討をPreDictorプレート(図5A)と充填カラム(図5B)で行ったものです。この結果では、プレート、カラムの両方の実験から、非従来型の挙動を明らかに確認することができました。

結合容量のグラフ
図5. コンアルブミンをCapto Sで精製する場合の添加条件の検討
A)PreDictor Capto S 2 µLプレート、60分での結合容量。トリプリケートでの標準偏差としてエラーバーを表示。
B)10%ブレークスルーでの動的結合容量。接触時間2分、Tricorn 5/100 (CV 2 ml)カラム。

吸着等温線

吸着等温線は、 特定の実験条件下の平衡状態における、溶液中のタンパク質濃度と固相の関係を示します。さまざまな条件でのタンパク質の添加中に、何が起こっているのか調べ、記述するのに役立ちます。吸着等温線作成用のPreDictorプレートもあります。

より多くの情報を短時間で

小型化したフォーマットと、実験準備・データ評価用のAssistソフトウェアを用いて、並行してスクリーニングを行うことにより、プロセス開発をスピードアップし、その結果承認までの時間も短縮できます。プロセスの限界を特定し、変数の相互作用についてよりよく理解することによって、信頼性の高いプロセスの定義を、短時間で手にすることができます。HTPDのこうした新しいツールは、96ウェルプレートでの実験にもかかわらず、大スケールでの状況把握や効率の向上につながります。

HiScreenカラムで次のステップへ

HiScreenカラムと新しい&color:#000;Auml;KTA avantのようなÄKTAシステムを用いることで、PreDictorプレートから検証や結合容量、堅牢性、分離能についてのさらなるプロセス開発研究へ簡単に移行することができます。HiScreenカラムはBioProcessクロマトグラフィー担体を採用した便利なプレパックカラムで、モノクローナル抗体の吸着、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィーにおけるメソッドの至適化やパラメータスクリーニングに適しています。

このカラムは、ベッド高は10 cm、容量4.7 mLであり、サンプルやバッファーの消費量を最小限に抑えています。より高いベッド高が必要な場合は、2本のカラムを直列に接続して20cmのベッド高にすることができます。カラムはポリプロピレン製で、生体分子に影響を与えません。

HiScreenカラムの抗体精製の用途・特長:

  • 大量のフィード液を迅速に精製(HiScreen MabSelect)
  • 便利な定置洗浄(CIP)アルカリ耐性リガンド(HiScrean MabSelect SuRe)
  • 高発現率フィード液の精製(HiScreen MabSelect Xtra)

これ以外にQ Sepharose Fast Flow, Q Sepharose High Performance, SP Sepharose Fast Flow, SP Sepharose High Performance, Phenyl Sepharose High Performance, Phenyl Sepharose Fast Flowもあります。

HiScreenカラムの写真
図6. スクリーニングおよび至適化検討用のさまざまな担体を充填したHiScreenカラム

参考資料

  • (Data file)PreDictor 96-well plates and Assist software, 28-9258-39
  • (Application note)Adsorption equilibrium isotherm studies using a high-throughput method, 28-9403-62
  • (Handbook)High-throughput process development with PreDictor plates Principles of operation, 28-9403-58
  • (Brochure)PreDictor platform and Tecan automation - efficient solutions for process development, 28-9403-60
  • (Data file)HiScreen columns, 28-9305-81

DoEを使用した条件検討に適した条件検討用 プレパックマイクロタイタープレートおよびカラム

PreDictor、RoboColumn


お問合せフォーム(2営業日以内にご連絡いたします。お急ぎの場合は、お電話でご連絡ください。)
※よくあるお問合せとご回答(FAQ)はこちらでご覧いただけます。
お問合せ内容[必須] お名前[必須]  
ご所属[必須]
E-mail[必須]
電話[必須] - - (内線
ご入力いただく個人情報につきましては、弊社プライバシーポリシーに基づいて厳重に管理いたします。
下記の 「個人情報の取り扱い」を確認の上、同意いただける場合は「同意する」を選択してください。[必須]
個人情報の取り扱い
同意する