바이오제약의 다운스트림 공정

바이오제약 다운스트림 공정(DSP로도 알려짐)이란 동물 세포 또는 박테리아 세포와 같은 천연 원료로부터 얻은 원료의약품(DS)을 복원 및 정제하는 것을 말합니다. 바이오제약 다운스트림 공정은 mAb 또는 단백질 공정 뿐만 아니라 올리고뉴클레오타이드, 다당류 및 여러 백신의 제조에서 사용될 수 있습니다.

다운스트림 공정은 일반적으로 세포 성장 및 증식의 완료 뿐만 아니라 원료의약품 합성 또는 기타 생성물 형성의 완료 후에 이루어지는 단위 작업으로 정의됩니다. 다운스트림 공정의 목적은 이전에 합성된 원료의약품 또는 복잡한 벌크 기질의 다른 생성물을 분리하고 정제하고 농축하는 데에 있습니다.

또한 다운스트림 공정은 원료의약품에서 완제의약품(DP)으로의 전환을 의미하는 배합 활동을 포함할 수 있습니다. 또한 다운스트림 공정의 고려사항에는 자원 관리 및 여러 폐기물 및 생물학적 위험의 관리가 포함됩니다. 다운스트림 공정 활동은 실험실, 시험 및 제조 스케일에서 수행되고 공정 분석 기술(PAT)과 공정 최적화, 스케일업 및 문제해결에 집중하는 제조 과학 및 기술(MSAT) 팀이 관여합니다. 

합성 생성물 및 합성 방법의 특성에 따라 다운스트림 공정(DSP)은 일반적으로 아래 단계의 조합을 포함합니다.

• 수확 및 여과
  수확은 생성물의 수율 및 품질 유지를 최적화하는 동시에 벌크 이물질에서 생성물을 분리하는 첫 번째 단계입니다
  
  
• 일차 포획
  포획이란 불순물과 부산물의 유지를 최소화하는 동시에 원하는 생성물을 고정하는 것을 말합니다. 필수적으로 모든 벌크 이물질이 이미 제거되어 있어야 한다는 점에서 포획은 '수확'과 다릅니다.
  
  
• 버퍼 교환 및 고농축(Up-concentration)
  한외여과(UF)는 희석 생성물 스트림을 농축하고 막의 공극 크기 또는 분획 분자량에 기반하여 용액 내 분자를 분리합니다. 희석여과(DF)는 생성물을 기존의 버퍼에서 다음 공정을 위한 새로운 버퍼 또는 최종 배합 버퍼로 교환합니다. 한외여과(UF) 및 희석여과(DF)는 모두 버퍼 교환 단계입니다.
  
  
• 정제(및 이물질 또는 불순물 제거)
  정제는 각각의 연속적인 방법을 사용하여 잔여 불순물을 제거하는 동시에 최대한 많은 생성물을 유지합니다. 정제의 목적은 생성물의 순도를 달성하는 동시에 잠재적 수율 손실을 최소화하는 데에 있습니다.
  
  
• 바이오접합(분자 의존적)
  바이오접합 분자는 새로운 계열 또는 새로운 세대의 생물학적 분자로서 두 개 이상의 다른 치료유형의 분자 기능이 결합하여 유효성을 증가시키도록 설계되었습니다. 항체-약물 복합체(ADC)는 보다 일반적인 바이오접합체 중 하나로서 항체를 생화학적 방식으로 변형시키고 이를 다른 활성 제약 성분(API)과 공유결합하여 합성합니다.
  
  
• 배합
  배합은 원료의약품(DS)을 배합된 완제의약품(DP)으로 전환하는 공정입니다. 배합은 획득된 생성물 분자를 일정한 환경, 용매 또는 기타 물리적 상태에서 임상적 투여에 적합한 형태로 변화시킵니다.

• 심층 여과, 중공섬유: 생성물의 특성 및 공정에 따라 수확방법은 일반적으로 심층 여과(그림 1) 또는 중공섬유 필터(그림 2)를 포함합니다. 심층 여과 시에 혼합물은 막 또는 다른 인터페이스를 통해 펌핑되어 현탁액 내의 생성물에서 이물질을 분리합니다. 중공섬유 필터를 연속 바이오공정 작업에서 사용하는 이유는 상층액에서 발현된 원료의약품(DS)을 제거하는 동시에 중공섬유 필터의 생물량 부분을 일시적으로 가두기 위함입니다. 음장-흐름 분리는 현재 개발 환경에서 일반적으로 볼 수 있는 또다른 신생 기법입니다. 다양한 작동 및 구성 모드를 통해 결과는 다음을 실행할 수 있습니다.
  • 세포 또는 입자 분리를 조절하지 못합니다(그림 3a)
  • 두 번째 입자 집단의 전환 또는 분리를 통해 피드 스트림에서 새로운 포획 스트립으로의 세포 또는 입자 분리를 선택합니다(그림 3b)
  • 전체 입자 시스템을 새로운 스트림으로 재배치하고/하거나 재순환 시에 액체를 재배치합니다(그림 3c)
  • 유체 역학방식으로 상호작용하고, 이 때 입자 선택과 액체 교환 모두의 조정된 혼합물이 발생할 수 있습니다(그림 3d)

• 원심분리: 바이오 공정에서 광범위하게 도입된 분리 방법이긴 하나 높은 총생물량에서 매우 높은 총생물량 그리고 중간 수준의 최종 생존 세포 밀도에 대한 추세가 점점 일반화되어 원심분리는 보다 빈번하게 병목현상으로 간주되고 연속 바이오공정에 대해서는 대체로 실용적인 것으로는 간주되지 않습니다.
  
  
• 산/상층액 용해, 유기 상 흡수: 용해를 통한 생성물 분리는 일반적으로 기본적인 목적을 추구하고, 원료의약품 및 생성물을 포함하는 격리 구조를 효과적으로 파괴하고 모든 이물질 또는 다른 불순물과 원료의약품 간의 물리적 분리를 야기합니다. 산 또는 상층액 용해는 거의 전적으로 박테리아 발현 그리고 때때로 효모 발현과 함께 활용됩니다. 마찬가지로 유기 상 흡수 및 생성물 포획은 박테리아 발현 및 생산 시스템에서 쓰이는 가장 일반적 공정이고 때때로 효모 시스템 용으로 활용됩니다.
  
  
• 응집 및 침전: 분리 목적을 달성하기 위한 활성 입자 시스템 조작 방법입니다. 응집은 일반적으로 여과 또는 원심분리 전에 수행하는 준비 방법으로 적용됩니다. 응집을 적용할 경우 상층액에서 셀 재료를 효율적이고 경제적으로 분리할 수 있으며 여과 장치에서 높은 유속을 보장합니다. 추가적인 응집 제거 방법과 검증 프로토콜이 필요할 수 있습니다. 침전이란 용매, 이온 강도와 같은 파라미터를 변화시켜 용해도를 감소시키기 위해 활성 입자를 조정하는 것입니다.
  

입도 분포(PSD)는 필터 용량과 관련된 주요 공정 파라미터(CPP)로 알려져 있으며 단지 탁도와 압력보다는 훨씬 영향력이 큽니다. 입도 분포(PSD)는 시간 경과에 따라 결합하고 필터(필터 위 프로브)의 입자 축적을 지도화하여 오류를 예상할 수 있습니다. 또한 입도 분포를 필터 아래에서 측정하여 미세입자 파괴를 관찰하고 유사한 현상을 확인할 수 있습니다.

포획의 방법 및 전략은 표적 분자의 특성에 따라 약간 변합니다. 원칙적으로 항체는 단백질 A 및 단백질 G와 같은 친화성 수지뿐만 아니라 일부 다른 선택적으로 조작된 방법으로 포획됩니다. 비항체 단백질 및 올리고뉴클레오타이드는 대체로 이온교환 크로마토그래피(IEX)로 포획됩니다. 다당류 및 복합 글리칸 구조체와 같은 생성물은 소수성 상호작용 크로마토그래피(HIC) 또는 역상 크로마토그래피(RPC)로 종종 포획됩니다.

• 친화성 크로마토그래피(단백질 A/G)는 첫 번째로 시도하는 크로마토그래피 방법(일반적으로 단백질 A 또는 ProA라고 불림)으로서 다른 수용성 물질에서 관심 대상 생성물(일반적으로 mAb)을 분리 및 농축하기 위해  특정 결합 상호작용(그림 a)을 통해 표적 단백질을 컬럼에 역 결합하거나 유지하는 반면 다른 성분은 컬럼을 통해 “용출”합니다(그림 b). 일련의 세척 단계 다음에 선택적 용출이 이어진 후 표적 분자를 방출합니다(그림 c). 우려되는 경우는 친화성 크로마토그래피를 사용하는 경우로, 구체적으로 표적 단백질(컬럼 로드)과 친화성 컬럼의 결합을 최대화할 때입니다. 이러한 우려 사항 중 다수는 현재 요건을 충족하는 통합 UV 시스템으로 해소되고 있으나 이 시스템은 현장 푸리에 변환 적외선과 같은 방법을 사용할 경우 용량이 부족합니다.
  
  
• 이온 교환 크로마토그래피(IEX)는 다른 수용성 물질에서 관심 대상 생성물(단백질, 올리고뉴클레오타이드 등)을 분리 및 농축하기 위해 고체 상 물질과의 정전기 상호작용의 강도에 기반하여  표적 분자와 컬럼을 역 결합하거나 유지하는 반면 다른 성분은 컬럼을 통해 “용출”합니다. 이온 교환 크로마토그래피(IEX)는 추가적인 또는 다른 정제 방법으로서 규칙적으로 사용되므로 Application을 포획하는 것을 제한하지 않습니다.

한외여과(UF)는 희석 생성물 스트림을 농축하기 위해 다운스트림 바이오공정에서 빈번하게 사용됩니다. 한외여과(UF)는 막 공극 크기 또는 분획 분자량에 기반하여 용액 내 분자를 분리합니다. 희석여과(DF)는 대체로 생성물을 원하는 버퍼로 교환하기 위해 사용됩니다(예: 용출 버퍼에서 최종 배합 버퍼로).

• 한외여과 및 희석여과(총칭하여 버퍼 교환으로 알려짐)에서는 일반적으로 접선유동여과(TFF)를 사용하며 이 때에는 주입 흐름은 표면에 수직이 아니라 막 표면과 평행을 이룹니다. 버퍼 교환은 고도의 수동 작업을 유지하며 거의 최적화되지 않습니다. 생성물의 농도는 일반적으로 HPLC에 대한 검출기로서 또는 가변 경로 길이 방법 중 독립적인 하나로서 UV 분광광도계 방식으로 분석됩니다.

버퍼 교환 공정 시에는 많은 문제가 발생합니다.

• 교환 부피의 정확한 추적
• 대표성이 없는 채취 샘플로부터 확실한 공정 예측
• 오프라인 측정의 지연 또는 병목된 반응 시간
• 샘플링 추출 후 제품 손실 누적
• 오프라인 UV 및 HPLC 측정을 위한 샘플 준비 시 오류의 확산
• 현장 IR 및 라만 분광법을 통해 다수의 성분을 동시에 분석할 수 있으며 이 때에 우수한 정밀성과 동적 범위를 얻을 수 있고 오프라인 분석과 관련된 지연은 발생하지 않습니다. 

원료의약품(DS)의 순도를 높이는 데에 사용되는 순서대로 도입된 여러 방법은 초기 정화와 추출 단계로 시작하고 그 다음 적절한 포획 방법 및 첫 번째 벌크 분리, 그 다음 정제의 중간 단계 및 마지막 단계 순서로 진행되며 정제 단계에는 정제 크로마토그래피, 나노/멸균 여과, 결정화 및 바이러스 제거가 포함됩니다.

현장 푸리에 변환 적외선 측정은 오프라인 분석과 관련한 지연을 없애 정제 크로마토그래피를 개선하기 위해 피드백을 즉각적으로 제공하여 중간 정제 단계 중에 버퍼, 원료의약품 및 불순물을 포함하는 분획 성분을 정량화하고 새로운 종을 분화합니다. 이로 인해 분획 절단, 골재 또는 절편 변별 및 실시간 총 농도가 개선됩니다. 바이러스 제거 시에 통합 및 반 정제 치료 현탁액 내에 존재하는 모든 바이러스는 대체로 바이러스의 주변 환경을 바꿈으로써 의도적으로 손상되거나 갑자기 비병원성 형태로 이상 변형됩니다. 주요 공정 파라미터(CPP)의 관리 및 개선은 통합 생물물리학적 센서가 장착된 자동 반응기 플랫폼에 의해 이루어집니다. 인라인 공정 분석 기술(PAT)은 마지막 정제 단계의 불순물 특징을 규명하는 데에 유용한데 그 이유는 농도가 대체로 높아서 반 정제 기질의 생성물을 쉽게 구별할 수 있기 때문입니다. 

바이오접합 분자는 새로운 계열 또는 새로운 세대의 생물학적 분자로서 두 개 이상의 다른 치료유형의 분자 기능이 결합하여 효용성을 증가시키도록 설계되었습니다. 바이오접합 화학 검사에는 상세한 공정 특징 규명과 최적화가 필요합니다. 미세 원심분리 튜브, 비커, 뜨거운 플레이트, 자기 교반 막대 및 트랜스퍼 피펫과 같은 기존의 도구는 pH, 온도, 분주, 혼합 및 기타 파라미터에 대한 재현가능성의 요구사항을 더 이상 충족시킬 수 없습니다.

바이오접합 화학 검사는 일련의 정확히 통제된 단계에 순서대로 기반하며 이 단계에는 작용기의 환원, 활성화, API-링커와 일차 생물물질의 접합 및 전체의 많은 세척 또는 용매 또는 버퍼 교환 단계를 포함할 수 있습니다(아래 다이어그램 참조). 바이오제약의 과학자들은 EasyMax 자동화된 합성 반응기와 같은 소분자 R&D에 사용되는 방법을 도입하고 있습니다. EasyMax는 결합적인 체계로 작동하므로 pH, 전도도, 산화 환원, 온도, 교반, 분주 등을 포함하는 관련 공정 파라미터가 정확하게 통제되고 실험 데이터가 정확하게 기록되도록 합니다. 바이오접합 화학검사의 자동화를 통해 데이터 통합, 공정 이벤트의 상관관계, 실험 무결성 및 시험설계(DoE) 스케일업 파라미터 를 제공합니다.

배합의 목적은 획득된 생성물 분자를 일정한 환경, 용매 또는 기타 물리적 상태에서 인체에 대한 임상적 투여가 허용가능한 형태로 변화시키는 것입니다. 생성물 분자는 최종 제품이 흡입, 주사 또는 경구 투여를 통해 사용되는 방법에 따라 배합됩니다. 제품 및 관련 첨가제의 장기적인 안정성을 평가하여 공정, 포장 및 배송 후에 측정된 용량 및 주요 품질 특성(CQAs)이 규격 내에 있는지 확인합니다. 멸균 이외에 불순물 및 내독소의 제거 확인과 완제의약품(DP)의 품질 저하 예방은 단백질 치료제의 제조와 장기 보관 중에 안전성 및 유효성을 유지하는 데에 중요합니다.

배합된 완제의약품에는 단백질(구체적으로 mAb), 다당류, 나노입자 시스템, 유기물, 올리고뉴클레오타이드 및 많은 종류의 백신이 있습니다. 특정 백신은 보조제, 일반적으로 알루미늄을 주성분으로 하는 입자 또는 유기 유제로 배합됩니다. 백신 배합 및 보조제 합성은 특히 자동화된 평형 반응기 워크스테이션, 업무 프로세스 디지털화 및 직교 공정 분석 기술(PAT) 통합에 유리하도록 잘 배치된 업무 프로세스입니다. 단지 시작점과 종말점을 분석하는 것이 아니라 실시간 PAT를 통해 공정 중 발생 상황에 대한 풍부한 지식을 획득합니다.

• 바이오공정 개발 중 병목 현상 및 불순물 형성 문제에 기여하는 요소를 확인합니다
• 공정 조건이 어떻게 단백질 농도 및 제품 수율에 영향을 미치는지 알 수 있습니다
• 기존의 비효율적인 생산 및 분석 기법으로 인해 발생하는 부정확성과 시간 지연을 최소화합니다
• 정제, 크로마토그래피, 버퍼 교환, 고농축 및 배합과 같은 특정 작업을 모니터링합니다
• 데이터 마이닝 방법을 사용하여 여러 다운스트림 공정 단계의 관계 특성을 철저히 규명하고 실용적인 정보를 사용하여 연속 공정의 성능을 최적화합니다
• 통합된 품질 중심 설계(QbD)/공정 분석 기술(PAT) 전략을 실행합니다

해당 가이드는 과학자가 공정 분석 기술(PAT)을 사용하여 매일의 업무 프로세스를 변환하고 다운스트림 공정을 크게 개선하는 방법을 보여줍니다. 포함된 주제는 다음과 같습니다.

• 단백질 농도 모니터링
• 버퍼 교환 공정 최적화
• 백신 보조제 구성, 분포 및 형태
• 바이러스 불활성화의 자동화
• 바이오접합 공정 개발

바이오제약 산업은 공정 통찰력 확대를 위한 신기술을 도입하기 위해 연속 공정법을 성공적으로 적용하고 종합적 데이터 기록 및 전자 기록 추적을 활용하고 있습니다. 자동화된 실험실 반응기에 기반한 현장 분광광도 분석기, 입자 특성화 도구 및 첨단 소프트웨어인 공정 분석 기술(PAT)을 통해 정밀성 관리와 다운스트림 작업의 최적화에 대한 종합적인 이해가 가능해집니다.

• 수확 및 여과: 입자 추적(FBRM)은 필터로 들어가거나 나가는 세포 브로스 주입의 입자 축적 및 입도 분포를 측정하고 공정 중단을 최소화하기 위해 용량 상관관계 또는 피드백 관리를 제공합니다. EasyViewer는 영상 분석을 수행하고 공정의 시간에 따른 인라인 영상에서 입자 축적, 입도 분포 및 형태를 추출합니다. 필터의 위 또는 아래에 위치한 EasyViewer는 용량 상관관계 또는 피드백 관리를 제공할 수 있지만 근본적인 원인 분석, 특성 규명 및 형태에 대해 적용될 때 가장 중요한 기능을 합니다.
  
  
• 일차 포획: 샘플링의 속도 및 ReactIR에 대한 LoD는 일차 포획 크로마토그래피, 빠른 이벤트 내에서 여러 측정 지점을 기록하는 동시에 여러 성분을 정량 방식으로 구분하는 데에 유리합니다. 가변적인 주입 입력 뿐만 아니라 수지 품질 및 수명 성능을 모니터링합니다. 용출 성분을 식별하고 파악하며 분석 결과 수신이 지연되지 않게 하여 실시간으로 데이터에 기반한 의사결정을 내립니다.
  
  
• 버퍼 교환 및 고농축: ReactIR 은 실시간으로 동시에 여러 첨가제와 원료의약품(DS) 종을 포획하고 정량화합니다. 버퍼 사용을 통제하고, 막의 상태를 모니터링하고, 희석부피 근사치가 아니라 직접 현장 농도를 사용하고, 농도 정확성을 +/-5 %에서 +/-2 %로 높이고, 분석 지연을 없앱니다. EasyMax의 자동 반응기는 공정 개발을 최대 80%만큼 가속화시켰는데, 이는 실험 데이터의 기록과 구성, 모든 주요 공정 파라미터(CPP)의 정확한 관리 및 pH, 전도도, 산화 환원 및 용존 산소(DO)를 통해 이루어졌습니다
  
  
• 정제: ReactIR은 정제 크로마토그래피를 지원하는 데에 유리합니다. 버퍼, 원료의약품(DS) 및 불순물을 포함하는 분획 성분을 정량화하고 새로운 종을 분화합니다. 분획 절단, 골재 또는 절편 변별 및 실시간 총 농도를 개선하고 오프라인 분석 결과 수신 지연을 제거합니다.  EasyMax를 바이러스 불활성화에 적용하면 혼합 조건, 온도 관리, 분주 전략 및 속도를 포함하여 DoE 공간을 신속하게 평가합니다. pH로 유도된 탈아미드화 및 변성의 품질 영향을 완화합니다. pH, 전도도, 산화 환원 및 용존 산소와 같은 생물물리학적 센서의 통합을 통해 공정 개발을 가속화합니다. 입자 추적(FBRM) 및 EasyViewer 사용 시, 신속한 공정 최적화를 위해 공정 파라미터가 결정화에 미치는 영향을 확인합니다.
  
  
• 바이오접합(분자 의존적): EasyMax를 통해 신속한 평가가 가능하고 혼합 조건, 온도 관리, 분주 전략 및 속도를 포함하는 DoE 공간에 대한 세밀한 CPP의 관리가 가능해집니다. 오프라인의 수동 방법과 주요 공정 파라미터의 부실한 관리와 관련된 실험 가변성을 없앱니다. ReactIR 및 ReactRaman은 상세한 기계적 정보를 실시간으로 제공하여 오프라인 지연과 샘플링 부정확성을 없앱니다.
  
  
• 배합: EasyMax는 모든 주요 공정 파라미터를 관리하고 ReactIR, ReactRaman, ParticleTrack, EasyViewer 및 많은 생물물리학적 센서를 통합합니다. 원료의약품과 완제의약품의 안정성, 최종 농도, 보조제 합성, 중합, 캡슐화, 흡수 및 기타 입자 이벤트의 특성을 규명합니다.

EasyMax 자동 반응기는 다운스트림 공정(DSP) 방법 설계 및 수행 시에 기본적인 파라미터 최적화를 위한 완벽한 워크스테이션입니다. 이 완전 자동화된 시스템은 주요 바이오공정 변수를 정확하게 통제할 수 있습니다.

• 시약과 원천 물질 식별, 분주, 온도, 혼합, pH 측정 및 적정을 포함한 모든 주요 공정 파라미터(CPP)를 관리합니다
  
  
• ReactIR(FTIR), ReactRaman(Raman), ParticleTrack(FBRM), EasyViewer(현장 영상 분석) 및 EasySampler를 포함하는 현장 분석 방법과 쉽게 통합됩니다. 무인 상태에서 실험을 실행하고 오프라인 분석이 필요할 경우 지능형 자동화 샘플링을 수행합니다.
  
  
• iC Software를 통해 모든 실험과 주변 장비 뿐만 아니라 철저한 데이터 기록 및 기록 추적을 자동 실행하고 관리할 수 있습니다

ReactIR은 MID-IR 분광법을 사용하여 용기 또는 흐름 공정 스트림의 수용성 구성분과 유기 가용 구성분을 현장과 실시간 모두에서 측정합니다. ReactIR 측정은 부유 물질, 기포 또는 세포 질량에 영향을 받지 않습니다.

• 현장에서 여러 제품 품질 특성을 모니터링합니다. 채취 샘플과 관련된 지연을 제거합니다
  
  
• 제품 수율과 공정 효율에 관한 공정 단계의 영향을 정량화합니다
  
  
• 실시간 의사결정과 관리를 위해 실용적인 데이터 분석을 제공합니다
  
  
• 데이터가 풍부한 실험과 디지털화를 통해 ICH 규제 가이드라인을 제공합니다
  
  
• R&D에서부터 제조까지 스케일업을 보조합니다
  
  
• 부피가 최하  0.5 mg/mL인 분석물의 농도를 몇 밀리미터에서 수천 리터까지 측정합니다

ParticleTrack  및 EasyViewer 를 사용하여 과학자들은 다음을 수행합니다.

• 실험 조건이 변함에 따라 입자 및 입자 구조를 연속으로 모니터링합니다
  
  
• 샘플을 제거할 필요 없이 생물학적 시스템의 배치 성장을 실시간으로 추적합니다
  
  
• 여과와 같은 작업에 들어가거나 나가는 입자 시스템 조건의 특성을 규명합니다
  
  
• 보조제 합성, 항원-보조제 흡수 및 안정성과 같은 입자 기작을 관찰합니다 

FBRM(Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM) 기술을 갖춘 ParticleTrack은 프로브 기반  입자 분석기 로 용기에 직접 삽입되어 입자 크기와 개수 변화를 실시간으로 추적합니다. 입도 분포(PSD)를 획득하기 위해 현 길이 분포 측정을 사용합니다. 

EasyViewer 는 프로브 기반 광학 기기로서 용기에 직접 삽입되어 입자 시스템의 영향을 기록합니다. EasyViewer는 영상 분석을 수행하고 시간 경과에 따라 군집들의 추이를 파악할 수 있는 공정에 대한 시간에 따른 인라인 영상에서 입자 축적, 입도 분포 및 형태를 추출합니다. 

Gregory Dutra, Daniel Komuczki, Alois Jungbauer, Peter Satzer, “Continuous capture of recombinant antibodies by ZnCl₂ precipitation without polyethylene glycol”, Engineering in Life Sciences (2020), 20, 265–274.

저자들은 침전 기반 방법으로 단일클론 항체를 포획하고 정제하기 위해 이가 양이온, 구체적으로 ZnCl₂을 사용하여 보고합니다.  이가 양이온은 교차결합하는 특성이 있고 PEG를 제거하므로, 상층액의 점도와 재용해 희석 계수는 매우 낮습니다.

ZnCl₂ 농도를 안정적으로 유지하고 EasyMax 자동화된 실험실 반응기를 사용하여 pH를 변화시킴으로써 저자들은 수율에 대한 pH의 영향을 정량화하였습니다. ParticleTrack FBRM 프로브로 침전을 모니터링하고 단백질 클러스터의 크기 분산을 여러 pH에서 측정하였습니다.  저자들은 침전의 적정 pH는 약 pH 6과 7이고 pH는 침전물 클러스터의 크기에 상당한 영향을 주어 가장 큰 클러스터가 수율이 우수함을 확인하였습니다. 이들은 FBRM 인라인 모니터링을 사용하면 침전 중의 실질 농도를 오프라인에서 측정하지 않고도 수율 결과를 추정할 수 있음을 명시하였습니다.

Carmen Mei, Sasmit Deshmukh, James Cronin, Shuxin Cong, Daniel Chapman, Nicole Lazaris, Liliana Sampaleanu, Ulrich Schacht, Katherine Drolet-Vives, Moriam Ore, Sylvie Morin, Bruce Carpick, Matthew Balmer, Marina Kirkitadze, ”Aluminum Phosphate Vaccine Adjuvant: Analysis of Composition and Size Using offline and In-Line Tools”, Computational and Structural Biotechnology Journal (2019), 17, 1184-1194.

항원과 보조제 간의 상호작용은 백신의 면역원성에 중요하므로 이 연구의 저자들은 이 사례의 경우 AlPO₄라는 보조제의 입자 크기 및 화학적 구성 등 물리화학적 특징을 연구하였습니다. 저자들은 푸리에 변환 적외선(FTIR) 및 라만 분광법과 같은 두 가지의 오프라인 기법, X선 광전자 분광법(XPS), 레이저 회절 및 현장 FTIR-ATR(ReactIR), Raman(ReactRaman) 및 집중된 빔 반사율 측정(FBRM, ParticleTrack)을 포함하는 인라인 방법을 사용하였습니다. 인라인 측정에 있어서, 알루미늄 인산염과 흡수된 단백질의 입도 분포는 FBRM으로 검사하고 알루미늄 인산염의 성분 분석은 현장 ATR 프로브를 사용하여 수행하였습니다.

저자들은 인라인 PAT가 보조제의 여러 제조 단계에 대한 입자 크기 및 화학적 성분을 효과적으로 모니터링한다고 결론내렸습니다.  유사한 접근법을 사용하여 로트 간 일관성 또한 평가할 수 있습니다. 저자들은 인라인 PAT를 사용하면 실시간 제품 출시 테스트와 같은 첨단 제조 전략을 뒷받침한다고 보고합니다.

생명공학 및 바이오 제약산업의 다운스트림 공정과 관련하여 엄선한 최신 자료를 아래에서 확인해 보십시오.

• Gregory Dutra, Daniel Komuczki, Alois Jungbauer, Peter Satzer, “Continuous capture of recombinant antibodies by ZnCl2 precipitation without polyethylene glycol”, Engineering in Life Sciences (2020), 20, 265–274.
  
• Dhanuka P. Wasalathanthri, Matthew S. Rehmann, Yuanli Song, Yan Gu, Luo Mi, Chun Shao, Letha Chemmalil, Jongchan Lee, Sanchayita Ghose, Michael C. Borys, Julia Ding, Zheng Jian Li, "Technology outlook for real‐time quality attribute and process parameter monitoring in biopharmaceutical development—A review", Biotechnology and Bioengineering (2020), 177(10), 3182-3198.
• Carmen Mei, Sasmit Deshmukh, James Cronin, Shuxin Cong, Daniel Chapman, Nicole Lazaris, Liliana Sampaleanu, Ulrich Schacht, Katherine Drolet-Vives, Moriam Ore, Sylvie Morin, Bruce Carpick, Matthew Balmer, Marina Kirkitadze, "Aluminum Phosphate Vaccine Adjuvant: Analysis of Composition and Size Using Off-line and In-Line Tools”, Computational and Structural Biotechnology Journal (2019), 17, 1184-1194.
• Julian Kager, Vladimir Berezhinskiy , Robert Zimmerleiter, Markus Brandstetter, Christoph Herwig, “Extension of a Particle Filter for Bioprocess State Estimation using Invasive and Non-Invasive IR Measurements”, Computer Aided Chemical Engineering (2019), 46, 1417-1422.
• Matthias Brunner, Philipp Brosig, Monika Losing, Marco Kunzelmann, Amandine Calvet, Fabian Stiefel, Jan Bechmann, Andreas Unsoeld, Jochen Schaub, “Towards robust cell culture processes—Unraveling the impact of media preparation by spectroscopic online monitoring”, Engineering in Life Sciences (2019), 19, 666-680.
• Marine Deshors, Olivier Guais, Virginie Neugnot-Roux, Xavier Cameleyre, Luc Fillaudeau, Jean Marie Francois, "Combined in situ Physical and ex-situ Biochemical Approaches to Investigate in vitro Deconstruction of Destarched Wheat Bran by Enzymes Cocktail Used in Animal Nutrition”, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2019), 7(158).
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