Life Sciences USD 2831(2) Sorbente de troca iônica Sorbente para Cromatografia de Troca Aniônica de Recuperação Avançada Tolerante a Sal Um sorbente para cromatografia de troca aniônica, escalonável industrialmente, projetado para alta produtividade de captura de proteína e remoção de impurezas em alta ou moderada condutividade de sal (2 a 1 ms/cm), típico de matérias-primas biológicas não diluídas (isto é, sobrenadantes de cultura de células de mamíferos, matéria-prima de E. coli, plasma, outros ). Filtration. Separation. Solution.SM
O sorbente é fabricado em larga escala e atende às necessidades de usuários industriais e autoridades reguladoras. Um Arquivo de Suporte Regulatório (RSF) está disponível para ajudar os usuários no desenvolvimento de procedimentos de validação. Este sorbente oferece: ` ` Alta capacidade de ligação dinâmica (DBC) em curto tempo de residência (2 minutos ou menos) ` ` Captura direta de proteína ou remoção de impureza da matériaprima não diluída em condutividade moderada ou alta ` ` Excelentes propriedades de taxa de fluxo para processamento rápido da matéria-prima ` ` Seletividade distintiva, consistente em uma ampla faixa de condutividade (2 1 ms/cm) ` ` Maior economia de processo O sorbente é composto de uma matriz de celulose rígida que tem excelentes propriedades de fluxo e gera baixa contra-pressão, compatível com as necessidades de produção de proteína em escala industrial. O sorbente está disponível em várias configurações de embalagem como as placas de 96 poços AcroPrep ScreenExpert projetadas para triagem inicial de resinas adequadas para purificação de proteínas, bem como em colunas PRC pré-empacotadas de 1 ml e ml projetadas para um método rápido de otimização, triagem seletiva ou pequeno trabalho preparativo. O sorbente é fornecido em forma de pasta fluida/suspensão em NaCl 1M contendo % (v/v) de etanol ou como um bolo úmido para aplicações em escala de processo (o sorbente em formato de bolo úmido facilita a transferência do sorbente, evitando a agitação e a suspensão de grandes volumes de materiais). O sorbente tem uma estabilidade química que garante processo simples de limpeza in situ (CIP) e armazenamento. Para um CIP padrão, recomenda-se o tratamento com NaOH, a 1 M, sendo possível armazenamento de longo prazo em NaOH a mm. O sorbente é muito fácil de empacotar e desempacotar em colunas de laboratório, piloto e de escala de produção, e mostra excelentes propriedades de fluxo, compatíveis com os requisitos avançados processos de produção. O sorbente pode ser empacotado em tampões baratos. Por exemplo, uma coluna com mm I.D. x 1 mm de altura empacotada em um tampão de NaCl mm pode ser operada em contra-pressão inferior a 1, bar (22 psi) (Figura 1). O desempenho do empacotamento é consistente do laboratório a colunas em larga escala ( mm I.D.), Valores típicos de N/m > placas e fatores assimétricos (AF) são: 1,<AF<1,. Figura 1 Pressão vs. Taxa de Fluxo do Sorbente Pressão (bar) 1.8.6..2 6 Velocidade linear (cm/h) Coluna: mm I.D. x 1 mm de altura de leito. Tampão de empacotamento: NaCl mm Características e benefícios Alta capacidade de ligação dinâmica em condições operacionais de ampla condutividade: evita a diluição da matéria-prima e agiliza o processamento downstream Tabela 1 Principais propriedades Tamanho médio da partícula Ligante de troca iônica Capacidade de ligação dinâmica 1 Faixa de operação típica de condutividade de matéria-prima Condições de limpeza recomendadas 2 8 μm Amina primária > mg BSA/mL na faixa de ph de 7, 8, e condutividade de 1 ms/cm 2 1 ms/cm NaOH 1 M Figura 2 Capacidade de Ligação Dinâmica vs. Tempo de Residência como Função do ph e Condutividade do Sorbente Condutividade 18 16 1 12 8 6 Tempo de residência = 1 min Tempo de residência = 2, min Tempo de residência = min 6 6 6 18 8 8 18 8 16 16 1 1 1 1 1 1 12 1 12 1 16 16 16 8 8 18 6 7 7.2 7. 7.7 8 8.2 8. 7 7.2 7. 7.7 8 8.2 8. 7 7.2 7. 7.7 8 8.2 8. ph ph ph Coluna:, cm I.D. x cm altura de leito (~1 ml). Amostra: BSA mg/ml em tampão de compensação: Tris-HCl 2 mm, ph 7, 8,. Condutividade 3 ms/cm. Tempo de residência: 1 min (,2 1 ml/min). Números indicam a capacidade de ligação do BSA em mg/ml de sorbente. 18 6 18 1. Determinado usando BSA mg/ml em Tris-HCl 2 mm, NaCl,1 M em tempo de residência de 2 minutos. 2. Injeção de volumes de coluna (CV) de NaOH, 1 M, 1 hora de tempo de contato. 2
Um estudo do Projeto de Experimentos (DoE) foi realizado para explorar a influência de vários phs (7, a 8,), condutividades (3 a ms/cm) e tempos de residência (1 a minutos) sobre a capacidade de ligação dinâmica da albumina do soro bovino (BSA) usada como um modelo. Os dados mostram o impacto do ph e da condutividade em DBC do BSA sobre o sorbente. Os diagramas de contorno na Figura 2 mostram que o sorbente alcança uma alta DBC (> mg/ml) em uma ampla faixa de phs e condutividades em curto tempo de residência, permitindo flexibilidade e produtividade de processamento ideais. Figura 3 Capacidade de Ligação Dinâmica do Sorbente para a Albumina do Soro Humano (HSA) de Plasma não diluído e diluído Excelente seletividade e eficiência de separação em uma ampla faixa de condutividades Figura Separação de uma mistura de proteína no Sorbente em ms/cm. mau 8 6 Citocromo C Transferrina Albumina Gradiente de condutividade HSAmg/mL 3 3 2 1 7 ms/cm 11 ms/cm 3 6 ml Coluna pré-empacotada PRC de 1 ml; µl de mistura (citocromo C 2 mg/ml, transferrina humana mg/ml, albumina de soro bovino [BSA] mg/ml). Carga: Tris-HCl 2 mm ph 8,, ms/cm. Eluir: gradiente % Tris-HCl 2 mm, ph 8, + NaCl 1 M. A seletividade de sorbentes é um parâmetro-chave para discriminar entre a proteína-alvo e os contaminantes na matéria-prima. A triagem da seletividade de sorbentes é essencial e deve ser realizada nos estágios iniciais do desenvolvimento do processo. ercel AX DEAErigid Agarose agarose rígida A Figura 3 mostra a DBC da HSA do sorbente comparado a um sorbente convencional de roca aniônica de agarose rígida DEAE em condutividades correspondentes a um plasma não diluído (11 ms/cm) e diluído (7 ms/cm). Os dados mostrados na Figura 3 confirmam que a DBC é menos afetada pela condutividade na faixa 7 11 ms/cm, se comparado ao sorbente convencional. Isso permite a carga direta do plasma não diluído no sorbente. Combinados com excelentes características de fluxo em baixas contra-pressões (Figura 1), grandes volumes de matéria-prima podem ser processados direta e rapidamente, aumentando o rendimento global do processo e limitando o risco de degradação da proteína. A alta capacidade de ligação facilita a operação usando colunas de volume e área de ocupação moderados, permitindo uma maior redução das necessidades de volume de tampão e gerando economia de equipamento e custos de investimento reduzidos em sorbentes. É possível obter uma triagem rápida e otimização de condições usando uma coluna pré-empacotada Pall 1 ml PRC. Após a química apropriada ser selecionada, as condições de uso podem ser otimizadas em uma coluna de ml PRC duplicando a altura. Duas colunas de ml podem ser conectadas em séries para aumentar a altura do leito de colunas para cm, e condições reais mais próximas do modelo em escala piloto ou para aplicações em pequena escala. As colunas de 1mL também podem ser conectadas em série. Devido à diferença na estrutura esférica, química do ligante e densidade da carga iônica específica, como mostrado na Figura, a eficiência da seletividade e separação do sorbente STAR AX é mantida em uma ampla faixa de condutividades. Aplicações e Exemplos As aplicações incluem a captura direta de proteínas recombinantes, anticorpos monoclonais e policlonais, derivados do plasma ou outros biofarmacêuticos. Devido à sua capacidade de capturar proteínas diretamente de matérias-primas não diluídas, o sorbente também pode ser usado para a remoção inicial de contaminantes (isto é, CHO Host Cell Proteins), antes da purificação-alvo, isto é, antes da captura do MAb por uma etapa de afinidade da Proteína A. www.pall.com 3
. Aplicação 1. Captura direta de albumina do plasma não diluído O objetivo é avaliar o sorbente como a primeira etapa em uma sequência de purificação de duas etapas para capturar a albumina do soro humano (HSA) do plasma não diluído (condutividade 11 ms/cm). O sorbente foi usado como uma primeira etapa de captura, seguida de uma etapa ortogonal de troca catiônica realizada no sorbente S, sem ajuste de ph ou condutividade do plasma. Plasma não diluído puro (ph 7,6, 11 ms/cm), foi carregado com DBC de 3 mg/ml (consultar Figura 3). O Projeto de Experimentos (DoE) em placas de filtro com 96 poços (Placas de filtro AcroPrep Advance, Pall) foi realizado para determinar as condições ótimas para se obter a melhor relação rendimento/pureza (um exemplo da otimização das condições de lavagem/eluição é mostrado na Figura ). Essas condições foram depois transferidas para a cromatografia de colunas em colunas pré-empacotadas Pall PRC (Figura 6). Figura Impacto da Lavagem (W) e Eluição (E) Condições de Pureza da HSA e Rendimento da Eluição (em percentagem) no sorbente (Projeto de Experimentos em Placas de Filtro de 96 poços) Figura 6 Transferência de condições determinadas nas Placas de 96 Poços para a Coluna Pré-Empacotada 1 ml PRC. mau 2 1 FT da carga de Lavagem 2, plasma puro Lavagem 1 ph 7, - ms/cm FT W1 W2 Eluição, ph, - 2 ms/cm E Albumina IgG Transferrina Albumina ml FT W1 W2 E P P = Plasma As condições determinadas nas placas de 96 poços foram aplicadas à cromatografia do plasma não diluído no sorbente STAR AX em uma coluna pré-empacotada 1 ml PRC. O Cromatograma (Figura 6) e a análise de SDS-PAGE de frações confirmaram que a maioria dos contaminantes foram eliminados pela lavagem de alta condutividade, gerando, em uma única etapa, uma fração de HSA com 99% de pureza e 9% de rendimento. Além disso, como mostrado antes na Figura 3, o sorbente usado na etapa de captura com plasma não diluído teve um DBC >3 mg/ml, mais do que o dobro do que o sorbente de agarose DEAE convencional testado nessas condições. (%) 9 92 9 96 98 retidos 3.. 2. Condutividade de lavagem (ms/cm) Condutividade de eluição (ms/cm) 1 3. 3. Condição ideal de lavagem 6. 6. 7. ph de Lavagem Condição ideal de eluição... ph de Eluição 7.. Pureza (%) < 88 88 9 9 92 92 9 9 96 96 98 > 98 Valores retidos E ph 3. E cond. 2. Rendimento (%) < 6 6 8 8 9 > 9 Valores retidos W ph 7. W cond. 2. Condutividade de eluição (ms/cm) A Figura mostra que o rendimento da HSA é afetado principalmente pelas condições de eluição (zona ótima: ph 3,,2 e condutividade 2 27 ms/cm) enquanto a pureza é afetada principalmente pelas condições de lavagem (lavagem de alta condutividade a >1 ms/cm aumenta a pureza). 3 3. A HSA foi eluída por uma Rendimento simples redução (%) de ph (,), sem adição de sal, permitindo uma carga < direta em uma coluna de troca catiônica ortogonal (Sorbvente S ). 6 6 8 8 9 Condição Esta ideal última etapa de limpeza > no 9sorbente S gerou uma de eluição fração purificada da HSA eluída em ph 7, com pureza >99%, Valores retidos e uma capacidade de cerca de 6 mg/ml (Tabela 2). W ph 7. W cond. 2. Tabela 2 Purificação em duas etapas da albumina do soro humano do plasma não diluído..... ph de Eluição Carga Captura em sorbente Limpeza em sorbente S Plasma não diluído ph, eluído no sorbente Capacidade (mg/ml) Rendimento Pureza > 3 mg/ml 9% 99% 6 mg/ml 9% > 99%
Aplicação 2. Remoção inicial de CHOPs antes da captura da Proteína A de um anticorpo monoclonal (MAb) O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto de uma etapa de pré-purificação usando o sorbente antes da captura por um sorbente convencional da Proteína A de um anticorpo monoclonal (MAb) da matéria-prima da cultura de células de um mamífero (Figure 7). O conteúdo das CHOPs contaminantes (Proteínas do ovário de hamster chinês) foi comparado por meio de um teste ELISA comercial para os dois esquemas de purificação mostrados na Figura 7. Figura 7 Esquema de purificação do MAb convencional e alternativo incluindo a Etapa de Pré-Purificação no sorbente CCS CHOP: 13. ppm Uma etapa pré-purificação pode impactar positivamente a economia do processo ao aumentar o tempo de vida de uma coluna de Proteína A de alto valorusada como etapa padrão para a captura do MAb. Informações sobre pedidos Sorbente Código do produto ml 197-18 2 ml 197-26 ml 197-32 1 L 197-6 L 197-8 L 197-6 modo FT CHOP: 362. ppm Proteína A (modo ligar/eluir) CHOP: ppm Proteína A (modo ligar/eluir) CHOP: 3.3 ppm Colunas pré-empacotadas PRC Coluna PRC x, 1 ml PRC Coluna 8x, ml Código do produto PRCSTARAX1ML PRCSTARAXML Placas de sorbente CHOP conteúdo x (ppm). 3. 3 2. 2 1. 1 Placas AcroPrep ScreenExpert: Sorbente de troca aniônica Código do produto 96WPSTARAX. 13 CCS 36 33 Proteína A + Proteína A Os dados mostram que usando o sorbente antes da Proteína A resulta em uma melhor redução da CHOP (>8 vezes). Devido a este efeito sinérgico, começando do conteúdo de uma Proteína Celular Hospedeira inicial (HCP) de 13. ppm, o nível final da CHOP é reduzido para ~ ppm (3 logs de redução), com uma recuperação do MAb de 9%. www.pall.com
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