宿主細胞是生產諸如重組蛋白、抗體藥物或疫苗藥物時最常使用的材料,不同用途的藥物常會採用不同的宿主細胞,如重組蛋白常用的CHO cell (中國倉鼠卵巢細胞),新型疫苗常使用Vero cell (非洲綠猴腎臟細胞)、MDCK cell (犬腎上皮細胞)及昆蟲細胞等,而傳統疫苗則常會選擇E. coli (大腸桿菌) 或雞胚做為宿主細胞。

然而宿主細胞本身的蛋白質 (Host cell proteins, HCPs) 如果殘留在製劑當中的話,就可能會引發人體的免疫反應,如發熱、紅腫甚至於休克。所引發的症狀及嚴重程度則與HCPs的濃度、數量及每個人免疫系統的差異息息相關。因此HCPs的監控變得越來越重要,也是目前各國藥物主管機關監控的重點項目之一。然而新藥開發的週期長,成功率又低,為了使整體開發流程可以順利執行,因此在新藥開發的中後期就必須非常留意製程設計中HCPs的控制。否則,藥物中HCPs的殘留量將會影響後續臨床試驗的效果,如果出現了免疫反應,還會進而導致臨床試驗延遲、終止甚至得要重新設計製程。即便藥品成功被開發,若是想進入不同國家的市場,就必須符合當地主管機關的要求標準,因此藥廠都需要遵照不同國家的藥典要求,建立嚴格的HCP監控系統。

 

目前廣泛被使用於HCP檢測的方法為ELISA法,透過substrate呈色或螢光的方式成像來計算HCPs的含量。然而並非所有的HCPs都可以作為抗原產生出抗體,因此難免會有漏網之魚,所以還必須評估ELISA中所使用的HCP抗體的覆蓋率 (Coverage)。HCP抗體覆蓋率的評估方法一般會採用2D電泳與Western Blotting兩種技術結合的方法。2D電泳利用蛋白質的等電點與分子量的差異,在SDS gel中將蛋白質進行分離,所以HCPs會在gel中形成許多獨立的蛋白質點。一個樣本至少需要準備二重複的gel,電泳後其中一片gel直接染色成像,另一片則進行transfer, blocking, HCP 抗體incubation等western blotting的步驟,最後加入substrate進行冷光成像。最後將兩份影像疊加並配對蛋白質點,分別紀錄配對與未配對的蛋白點數量以計算覆蓋率。

 

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然而這類結合2D電泳與Western blotting的方法,常因為冷光成像和總蛋白的染色成像結果並非來自於同一片gel,而gel與gel之間的差異以及電泳過程中所導致的gel扭曲變形都使得蛋白點的配對變得極度困難,只能人工配對,大幅增加時間成本。

還好,有個新方法可以完全避免因為影像來源不同所造成配對困難,大大的改善整個實驗的簡易性—Differential In Blot Electrophoresis, DIBE。無論是美國藥典 (United States Pharmacopeia, USP) 或是歐洲藥典 (European Pharmacopoeia 9.1, Ph. Eur.) 中都推薦使用差異性螢光電泳技術 (DIGE/DIBE) 做為計算HCPs抗體覆蓋率的新方法。

DIGE/DIBE技術只需製備一片SDS gel,最終在同一張membrane上同時表現出兩種螢光色彩,其一為HCPs總蛋白質,另一則是被帶有螢光的抗體所辨識到的HCPs。利用多功能DIGE/DIBE技術可避免膠體間的差異和凝膠的變形,搭配HCP專用分析軟體,可以輕易地完成蛋白點自動配對,透過2D/3D呈現完整表達配對效果,並可直接計算Coverage結果。

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