E.coli HCP产品性能对比分析

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背景：

纵观生物药物生产的历史，从药物终产物中，有效地去除和检测HCP杂质，有着大量的研究和发现。这些杂质的存在，对临床病人的安全和药物稳定性有着广泛的影响。

目前，常见的蛋白药物表达系统，有原核表达系统，如Escherichia coli ，E.coli；植物表达系统；真菌表达系统，如毕赤酵母，酿酒酵母；昆虫表达系统，如Spodoptera frugiperda cells，SF9昆虫细胞；哺乳动物细胞表达系统，如中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells, CHO)，非洲绿猴肾细胞（African green monkey kidney cells，Vero）等。其中哺乳动物细胞表达系统，在临床药物的生产中，使用较为广泛，但是价格昂贵。产量最高，价格低廉，用途最广泛的是E.coli表达系统。

E.coli表达系统是目前使用领域最多元的表达系统，由于其培养简单，转化效率高，成本低，产量高等特点，而被广泛应用。诸如不需要修饰的人胰岛素和生长激素，同时自然状态下需要糖基化修饰，但可以不糖基化修饰的蛋白，如 α-,β-和 γ-干扰素，以及白介素2和肿瘤坏死因子，仍具有生物学活性[1,2]。

对HCP的检测和鉴定方法，通常的金标准是ELISA和LC-MS法。其中，前者可以高通量定量，且价格低廉，后者可以定量定性，但是价格昂贵，且通量较低。两者需要正交搭配使用，来对药物中的HCP进行定性和定量。

有较多文献报道，不同药物的相同纯化工艺，或者相同药物不同工艺的HCP残留均有较大差别，因此，国内外的药物HCP定量结果不尽相同[3]。

E.coli HCP与CHO HCP有较大的差别，大致可以分为以下几类：

1. 黏附素（Adhesins）:Curli (CsgA), 形成淀粉样纤维，促进生物膜形成;

2. 毒素（Toxins）:α-溶血素 (HlyA), 孔形成毒素，溶解红细胞和上皮细胞;

3. 侵袭素（Invasins）: OmpA, 促进 E. coli 侵袭血脑屏障（NMEC），抵抗补体杀伤;

4. 免疫逃逸相关蛋白: LPS（脂多糖）, 诱导炎症，但逃避免疫识别;

5. 分泌系统效应蛋白: EspC(自转运蛋白酶)，破坏上皮屏障;

6. 宿主互作效应蛋白: NleH, 宿主NF-κB通路，减少炎症;

7. 噬菌体/质粒编码毒力蛋白: Colibactin, 基因毒素，诱导DNA损伤。

Jones等报道，残留的HCP不仅会有免疫原性，而且还有药物辅料降解的功能。对宿主菌/细胞高风险因子基因做基因敲除，或使用空载HCP模拟药物生产和纯化流程，如深层过滤、亲和纯化、阴阳离子纯化产物中的HCP残留分析尤为重要。在优化药物优化纯化过程中，不乏有较难去除的HCP。Zhu等报道过，E.coli表达的malaria vaccine在纯化过程中的HCP含量范围在90 ng or <1100 ppm/剂。但是临床能接受不形成慢性疾病的HCP含量范围仅仅<100 ppm/剂[4,5,6]。

       所以，对HCP需要应检尽检，防止漏检，不断提升检测灵敏度和覆盖度。

赛唐产品检测结果：

赛唐生物最新开发E.coli HCP(6S) ELISA/EH-E0022-3与美国Cygnus/F410产品作比较。从标曲范围、样本相对变化率、样本检测浓度和本底四个方面进行比较。

优势具体表现为:

1. 本底相对更低，可以排除更多非特异性结合;

2. 样本相对变化率更稳定，检测区间广泛;

3. 样本检测浓度更高。见表1：

	标曲范围 Fig.1	相对变化率 Fig.2	本底 Fig.3	样本浓度 Fig.4	回收率 Fig.5
CellGene	0-250ng/mL	7,-9~24%	0.02	21.94ug/mL	75~109%
Cygnus	200ng/mL	3,-27~24%	0.08	13.65ug/mL	-9~69%

Fig.1	Fig.2	Fig.3	Fig.4	Fig.5

参考文献：

[1] F. R.Schmidt. Recombinant expression systems in the pharmaceutical industry[J]. Appl Microbiol Biotechnol. 2004. 65:363-372.

[2] Saskia R. et al. The production of biopharmaceuticals in plant systems[J]. Biotechnology Advances. 2009. 27(6):879-894.

[3] Chase E. Herman et al. Behavior of host-cell-protein-rich aggregates in antibody capture and polishing chromatography[J]. J Chromatogr A. 2023. 1702: 464081.

[4] Jones, M., et al. High-risk host cell proteins (HCPs): A multi-company collaborative view[J].Biotechnology and Bioengineering. 2021. 118, 2870-2885

[5] Reiter, K., et al. Host cellprotein quantification of an optimized purification method by massspectrometry[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2019. 174,650-654.

[6] Chiu, J., et al. Knockout of a difficult-to-remove CHO host cell protein,lipoprotein lipase, for improved polysorbate stability in monoclonalantibody formulations[J]. Biotechnology and Bioengineering. 2017. 114, 1006-1015.

上海赛唐生物技术有限公司，专注于生物医药工业检测领域15年研发，推出HCP残留检测系列产品，以及HCP专属性抗体制备、覆盖度分析等全流程技术服务！

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Cellgene Bioscience-Drug Residue Products
Host Cell Protein ELISA kits (HCP)
CH-K0018-2	CHO Host Cell Protein (CHO HCP) ELISA kit, G2
CH-K0018-3	CHO Host Cell Protein (CHO HCP) ELISA kit, G3
HH-H0019-2	HEK293 Host Cell Protein (HEK293 HCP) ELISA kit, G2
EH-E0020-3	E. coli Host Cell Protein (E. coli HCP) ELISA kit, G3
PH-E0021-3	Pichia Pastoris Host Cell Protein (PP HCP) ELISA kit, G3
HP-H0023-3	Hansenula Polymorpha Host Cell Protein ELISA kit, G3
SC-H0024-3	Saccharomyces Cerevisiae Host Cell Protein ELISA kit, G3
SF-H0025-3	Spodoptera Frugiperda 9 Host Cell Protein ELISA kit, G3
Medium Residues Detection kits
NEGES0890	Protein A ELISA Kit (Boiling)
NEGEP0890	Protein A ELISA Kit
NE03I0431	Mouse Immunoglobulin G ELISA Kit
NE11I0431	Bovine Immunoglobulin G ELISA Kit
NE01I0431	Human Immunoglobulin G ELISA Kit
NE06I0431	Goat Immunoglobulin G ELISA Kit
NEGEK0006	Kanamycin ELISA Kit
NEGEP1270	Protein L ELISA Kit
NEGEP1271	Protein G ELISA Kit
NEGES0014	Bovine Serum Albumin ELISA Kit
NEGES0015	Human Serum Albumin ELISA Kit
NEGED0018	Dextran Sulfate Salt Detection kit
Host Cell DNA Detection kits (HCD)
NS-D050T/NS-D100T	NS0 Host Cell DNA (NS0 HCD) Residue Detection kit
EC-D050T/EC-D100T	E.coli Host Cell DNA (E.coli HCD) Residue Detection kit
VE-D050T/VE-D100T	Vero Host Cell DNA (Vero HCD) Residue Detection kit
HK-D050T/HK-D100T	HEK293 Host Cell DNA (HEK293 HCD) Residue Detection kit
CH-D050T/CH-D100T	CHO Host Cell DNA (CHO HCD) Residue Detection Kit
PP-D050T/PP-D100T	Pichia Pastoris Host Cell DNA (PP HCD) Residue Detection Kit
CG-DP050/CG-DP100	Magnetic Residual DNA Sample Preparation Kit
Host Cell Protein Antibodies
CH-K0018-3-Ab	CHO Host Cell Protein G3 Antibody
CH-K0018-2-Ab	CHO Host Cell Protein G2 Antibody
EH-E0020-3-Ab	E.coli Host Cell Protein G3 Antibody
PH-E0021-2-Ab	Pichia Yeast Host Cell Protein G2 Antibody
HH-H0019-2-Ab	HEK293 Host Cell Protein G2 Antibody

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学习了，谢谢提供分享。