CHROMATOGRAPHY CONSUMABLES Product Specifications MAbPac HIC-10 カラム 高分離モノクローナル抗体分析用 HICカラム Thermo Scientific™ MAbPac™ HIC-10カ ラ ムは、モ ノ ク ローナル抗体(mAb )および生物製剤を疎水相互作用により 高分離するシリカ基材のカラムです。他の HICカラムと比較 してユニークな修飾のため、生体試料に対する優れた適合性、 選択性、および高分離をご提供します。 製品の特長 ・mAbに対する選択性を高めるユニークな固定相 ・生体試料に対する優れた適合性と、低いキャリーオーバー ・高分離および高効率 ・有機溶媒および水系移動相を使用可能 ・優れた堅牢性 抗原結合部位 (Antigen-binding site) 重鎖 (Heavy Chain) VL 軽鎖 (Light Chain) CH1 CH1 CL VL グルタミンもしくは グルタミン酸から、 ピログルタミン酸の生成 アスパラギンの脱アミド (Asparagine deamidation) CL アスパラギン酸の異性化 (Aspartic acid isomerization) CH2 C H2 CH3 C H3 モノクローナル抗体は、 バイオ医薬品の中 グリコシル化 (Glycosylation) Fc K グラフィーとは異なる分離を示し、 HICカ 生物製剤の約1/3を占めます。また、高い 抗体のフラグメント、 酸化、 C末端リジンの 選択性と生体内で取り込まれやすい性質 変異、 および医薬品有効成分を結合させた のため、 生物製剤マーケットで急速に成長 mAbの分析に、優れた性能を発揮します。 すると予想され、特に自己免疫疾患、循環 このため、 医薬品の安定性や有効性のモニ 器疾患、感染症、および癌に高い効果があ タリングに使用されています。 ることが知られています。モノクローナル リジンのトランケーション (Lysine truncation) クター化を目的としたイオン交換クロマト スクシンイミド(succinimides ) 、 でも優秀な治験および治療結果が得られ、 ラムは、 VH VH Fab はじめに メチオニン酸化 (Methionine oxidation) 抗体による治療は広まってきていますが、 この医薬品は生化学的な影響を受けやす K ジスルフィド (disulfide) 結合の還元もしくは脱離 図1:IgGの構造と代表的なバリアント く変異します。このため、安全性と治療効 カラムテクノロジー MAbPac HIC-10カラムの充填剤は、球状、 ワイドポア(1,000 Å ) 、 粒子径5 µmの高 率を一定にするために、 キャラクター化が 純度シリカを基材としています。官能基 還元、 脱アミド化、 異性化、 およびリジンの 合されています。最新の結合テクノロジー 特許取得済みのアルキルアミドが結 求められるようになってきました。酸化、 には、 トランケーションなど、 モノクローナル抗 体にはさまざまな反応が起こり、 これら反 応生成物が混ざり合っています(図1) 。 疎水相互クロマトグラフィー(HIC )は、 モ ノクローナル抗体を含むタンパク質の疎 水相互作用を利用して分離するテクニッ クです。HICで使用する移動相は、塩析に 使用する溶媒を使用しています。移動相 の塩濃度が高いと試料を保持し、 塩濃度を 下げると試料が溶出します。サイズ排除ク ロマトグラフィー(SEC ) や、 mAbのキャラ のため、化学的に安定で高効率、ユニーク な選択性を提供します。他の HICとは異 なる特長を持つため、 モノクローナル抗体 の分析に適しています。 タンパク質の高分離および 高速分離 図2で示すように、 分析 MAbPac HIC-10は、 時間10分以内にタンパク質を高効率に高 分離できるカラムです。高分離が可能であ 4 120 るため、 解析が容易になります。また、 分取 80 抗体の薬物複合体(ADC )は、癌細胞に 対する治療薬として急速に広まっていま す。ADCは、細胞毒性のある医薬品成分 (cytotoxic drugs )を結合させたもので、 2 4 6 8 0 0 0 100 100 タンパク質標準品 ピーク: 1. Myoglobin 2. Ribonuclease A 3. Lysozyme 4. α-Chymotrypsinogen A 10 Retention Time(min) 図2:タンパク質標準混合物の高速分離(4 .6×100) カラム: カラム温度: 移動相A: MAbPac HIC-10, 5 µm 4.6 × 250 mm 2 M 硫酸アンモニウム、 100 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 移動相B: 100 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 グラジエント: Time (min) %A %B -10.0 100 0 0.0 100 0 2.0 100 0 30.0 0 100 40.0 0 100 流速: 0.6 mL/min カラム温度: 30 ºC 注入量: 10 µL 検出: UV(280 nm) サンプル: タンパク質標準品 100 4 80 抗体の選択性を利用し、ターゲット癌細 3 60 1 2 40 20 ピーク: 0 胞に 働きかけます。ADCは、結 合してい 0 る薬物の結合位置の違いや結合数の違い により、非常に複雑な不均一性を有して 流速: 注入量: カラム温度: 検出: サンプル: 0 Absorbance(mAU) 抗体-薬物複合体 (Antibodyの Drug Conjugates、 ADC ) 分離 -5.0 100 0.0 100 1.0 100 7.0 0 10.0 0 1.0 mL/min 10 µL 30 ºC UV(280 nm) 1 2 40 になります。図3で示すように、 高分離が必 ズが適しています。 3 0 して高純度のタンパク質を得ることが可能 要な場合には、 4.6 x 250 mmのカラムサイ カラム: MAbPac HIC-10, 5 µm カラムサイズ: 4.6 × 100 mm 移動相A: 2 M 硫酸アンモニウム、 100 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 移動相B: 100 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 グラジエント: Time (min) %A %B 160 Absorbance(mAU) アプリケーション 5 10 15 20 25 30 35 40 Retention Time(min) 1. Myoglobin 2. Ribonuclease A 3. Lysozyme 4. α-Chymotrypsinogen A 図3:タンパク質標準混合物の高分離(4 .6×250) います。そして、 mAbに 結 合された 医 薬 品成分の数は、直接 mAbの安全性や薬効 に影響を与えます。一方医薬品成分が結 合していない抗体と比較して、ADCは医 薬品成分を含むため、腎臓での迅速な代 ジスルフィド結合 の還元 謝が 必 要となります。このため、ADCの 開発および製造段階において、医薬品成 ることは非常に重要です。 疎水相互クロマトグラフィーは、 mAbの チオール基に 特異的に結合 Cys-薬物複合体 ADC mAb 分数をキャラクター化およびモニターす = 重鎖(Heavy Chain) = 軽鎖(Light Chain) = 医薬品成分 図4 a:システインを結合させた抗体薬物複合体ミミックの調製 細胞毒性成分の結合により、 mAbの疎水 性が変化するため、一般的に ADCの分析 40 カラム: MAbPac HIC-10, 5 µm カラムサイズ: 4.6 ×100 mm 移動相A: 1.5 M 硫酸アンモニウム、 50 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (95:5 v/v) 移動相B: 50 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (80:20 v/v) グラジエント: Time (min) %A %B 3 に利用されています。医薬品成分が結合 していない抗体は最初に溶出し、 ADCに おいては医薬品成分が多く結合している 抗 体ほど、より 保 持されます。そのため HICは、ADCにおける薬物 -抗体比(drugto-antibody ratios,DARs )を算出する際 に利用されます。スルフィドリル基のある システイン残基を、 薬物と結合させること により、 図4aで示すような薬物が1 ∼ 8個 30 Absorbance(mAU) 2 20 2 10 5 4 1 流速: 注入量: カラム温度: 検出: サンプル: 6 0 0 5 10 15 20 25 30 ピーク: Retention Time(min) 結合した ADCミミック(ADC模倣体)を 調製しました。図4 bは、薬物の代わりに システインを結合させた ADCミミックを MAbPac HIC-10カラムで分析した例で す。DAR値が2 ∼ 8の ADCと、 システイン が 結 合していない 抗 体を MAbPac HIC- 10カラムで分離することができました。 mAbフラグメントの分析 Fabと Fcの分析は、バイオ医薬品および 図4 b:システインを結合させた ADCミミックの分離 -5.0 100 0.0 100 1.0 100 30.0 0 35.0 0 0.5 mL/min 5 µL(5 mg/mL) 25 ºC UV(280 nm) 0 0 0 100 100 システインを結合したmAb 1. システインが結合していないmAb 2. DAR 2 3. DAR 4 4. DAR 6 5. DAR 6 6. DAR 8 Fab これに含まれるさまざまなモノクローナ Fab ル抗体のキャラクター化において、非常 に重要です(図5 a ) 。 HICは、 Fabと Fcの パパイン消化 フラグメント、および親水性もしくは疎 Fc 水性のバリアント分離に適しています。 図5bは、 MAbPac HIC-10によるインタク 図5 a:モノクローナル抗体をパパインで消化した場合の生成物 ト(intact )の mAbと、パパインで消化し た mAbの 分 析 例です。MAbPac HIC-10 30 カラム: MAbPac HIC-10, 5 µm カラムサイズ: 4.6 × 100 mm 移動相A: 1.5 M 硫酸アンモニウム、 50 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (95:5 v/v) 移動相B: 50 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (80:20 v/v) グラジエント: Time (min) %A %B インタクト(Intact) a Absorbance(mAU) 20 10 0 20 Fab b 15 流速: 注入量: 10 Fc カラム温度: 検出: サンプル: 5 0 0 2 4 6 8 10 -5.0 0.0 1.0 15.0 20.0 1.0 mL/min 100 100 100 0 0 パパイン消化: インタクトmAb: 25 ºC UV(280 nm) a. インタクトmAb b. パパイン消化 0 0 0 100 100 10 µL 1 mg/mL) 2 µL(5 mg/mL) により、 Fabと Fcのフラグメントおよびバ リアントを分離することができました。バ リアントのピークは、 酸化およびその他の 変異が起こったことを示しています。 凝集体の分離 タンパク質および抗体の凝集体は、細胞 培養による発現段階、もしくはこれより 後の精製もしくは保管段階において生成 します。これらの凝集体は、 医薬品の安全 Retention Time(min) 図5 b:インタクト mAbと、モノクローナル抗体をパパインで消化した場合のクロマ トグラム に関わるような免疫反応を起こす可能性 があります。SECは、 バイオ医薬品中の凝 集体を定量するテクニックとして、広く カラム: MAbPac HIC-10, 5 µm カラムサイズ: 4.6 × 100 mm 移動相A: 1.5 M 硫酸アンモニウム、 50 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (95:5 v/v) 移動相B: 50 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (80:20 v/v) グラジエント: Time (min) %A %B 300 Absorbance(mAU) 250 200 150 100 50 流速: 注入量: カラム温度: 検出: サンプル: 凝集体 0 0 2 4 6 8 10 12 -5.0 100 0.0 100 1.0 100 15.0 0 20.0 0 1.0 mL/min 5 µL(8 mg/mL) 25 ºC UV(280 nm) 0 0 0 100 100 利用されています。しかし、 凝集体の除去 に HICを 使 用している 科 学 者もいます。 図6は、 MAbPac HIC-10カラムを使用し て抗体に含まれる凝集体を分離した例で す。SECカラムとは異なり、 HICカラムに よる分析では疎水性が高くなるため、メ インピークの後にモノクローナル抗体の 凝集体が溶出します。 モノクローナル抗体 融合タンパク質 (Fusion Protein )の分離 14 Retention Time(min) 図6:モノクローナル抗体に含まれる凝集体の分離 融合タンパク質は、元々異なるタンパク 質の遺伝子をまとめて、 1つのタンパク質 カラム: MAbPac HIC-10, 5 µm カラムサイズ: 4.6 × 100 mm 移動相A: 2.0 M 硫酸アンモニウム、 100 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (93:7 v/v) 移動相B: 100 mM リン酸ナトリウム、pH 7.0 / イソプロパノール (93:7 v/v) グラジエント: Time (min) %A %B 600 Absorbance(mAU) 500 400 300 流速: 注入量: カラム温度: 検出: サンプル: 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 Retention Time(min) 図7:融合タンパク質(fusion protein )の分離 -5.0 95 0.0 95 30.0 0 40.0 0 1.0 mL/min 10 µL(1 mg/mL) 30 ºC UV(214 nm) 融合タンパク質 5 5 100 100 として 発 現させたものです。 組み 換え タンパク質(recombinant fusion protein ) は、 バイオの研究やバイオ医薬品に利用さ れています。GFPは、タ ー ゲ ッ トとなる タンパク質の細胞内での局在を解析する ツールとして、これまでに種々のタンパ ク質と融合され、利用されています。融 合タンパク質の医薬品の中でも Fc融合 タンパク質が一般的で、現在6種類の医薬 品が承認され販売されています。多くの 研究者は、タンパク質の安定性および効 き目を向上させるために、モノクローナ ル抗体の Fc部分を融合します。図7は融 合タンパク質を分析した例で、融合タン パク質、いくつかのアミノ酸残基がとれ た融合タンパク質、三次元構造がゆがん だ融合タンパク質の三つのピークから成 ります。他の HICカラムでは分離できま せんでしたが、MAbPac HIC-10では 三 つの成分を分離することができました。 3 カラムデータ MAbPac HIC-10 カラム固定相 特許取得済みアルキルアミド シリカ基材 球状、高純度、全多孔性シリカ(1,000 Å) 粒子径 5 µm 比表面積 20 m2/g 細孔径 1,000 Å Product Specifications 製品名 仕様と推奨パラメーター カラムサイズ (mm ) 推奨流速 (mL/min ) 流速の上限 (mL/min ) 耐圧 (psi ) 温度限界 (℃) pH 範囲 4.6 × 100 mm 0.4∼1.0 1.5 6,000 60 2.0∼8.0 4.6 × 250 mm 0.4∼1.0 1.5 8,000 60 2.0∼8.0 4.6 × 10 mm 0.4∼1.0 2.0 6,000 60 2.0∼8.0 溶媒耐性 100%有機溶媒 使用可能 オーダーインフォメーション 詳細 粒子径 製品番号 MAbPac HIC-10, Analytical 4.6 × 100 mm 5 µm 088480 MAbPac HIC-10, Analytical 4.6 × 250 mm 5 µm 088481 MAbPac HIC-10, Guard Cartridges 4.6 × 10 mm (2/pk) 5 µm 088482 ー 069580 Guard Cartridge Holder Ⓒ 2014 Thermo Fisher Scientific Inc. 無断複写・転載を禁じます。 ここに記載されている会社名、製品名は各社の商標、登録商標です。 ここに記載されている内容は、予告なく変更することがあります。詳細については、販売代理店にお問い合わせください。 サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社 分析機器・消耗品に関するお問い合わせはこちら TEL 0120-753-670 FAX 0120-753 -671 〒221-0022 横浜市神奈川区守屋町3 -9 E-mail : [email protected] www.thermoscientific.jp 販売店 E1410
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