广东Hi-5宿主细胞蛋白（HCP）残留检测常见问题分析

宿主细胞蛋白（HCPs）是生物制品生产过程中产生的关键工艺相关杂质之一，可导致患者不良的免疫反应、超敏反应，另外也存在导致产品蛋白的降解等问题，影响产品的安全性和有效性，是一项关键质控指标。HCPs残留检测应用常用的方法是ELISA法，操作简单、灵敏度高，通量较高，是HCPs残留检测的日常放行检方法，各国药典规定了用酶联免疫法进行HCPs残留检测。然而，ELISA 方法检测HCP残留仍面临诸多挑战。在实际的工艺生产过程中，宿主来源、生产工艺、纯化方式、生产规模等因素均可能对HCPs的种类及复杂性产生影响。

大肠杆菌具有遗传性状清晰，易于培养和控制，表达水平高，成本低，周期短等特点，是优先的经济实惠的蛋白表达系统，K-12系列和B系列菌株是工业规模上常用于生物工程的E.coli细菌株。K-12菌种、所衍生出的DH5α、Top10、JM109等菌株，可用于大量生产质粒DNA并进一步制备细胞基因治疗产品和病毒载体类疫苗。源于B系的菌株，如BL21，更适用于高效转染表达载体和常规蛋白的表达，如：病毒蛋白、重组蛋白疫苗、细胞因子、酶类等产品。湖州申科生物针对这两种菌株的特点，分别开发了E.coli表达菌HCP残留检测试剂盒和E.coli克隆菌碱裂HCP残留检测试剂盒。

全球快速增长的抗体、蛋白类药物等生物药由相应工程细胞生产。生物制品药物生产过程中的宿主内源性蛋白，被称为宿主细胞蛋白（Host Cell Proteins, HCPs）会随着不同工艺流程部分残留在药物中。宿主细胞残留蛋白作为外源蛋白可能会在不同程度上引发机体的免疫应答，导致过敏反应或其它不良反应；另外还有一些残留HCPs具有蛋白酶或脂酶的活性，可能导致蛋白药物或辅料的降解，进而增加药物产品的质量和疗效的不稳定性。基于此，对药物中HCPs的定性与定量检测就显得尤为重要。全球各国药典如美国药典，欧洲药典以及中国药典都对HCPs检测提出了具体要求和标准。

宿主细胞蛋白残留检测抗体覆盖率评估实验操作复杂，需要在建立实验方法阶段对关键步骤进行充分的验证，以证明实验方法的稳健性。湖州申科开发的基于磁珠捕获的IMBS方法（immunomagnetic beads separation），在开发过程中对关键步骤进行了充分验证,相关结果经过专业评审，验证的内容如下（部分）：①方法优化：针对磁珠与抗体的偶联比例、洗涤液体积、洗涤次数、洗脱次数等关键参数进行优化验证，以保证方法的稳健性；②过程质控：二维电泳存在实验步骤多，时间跨度长，中间步骤难以控制等缺陷，因此在等电聚焦实验部分设计了荧光标记多肽，可快速判断等电聚焦效果。在SDS-PAGE电泳的两侧增加40 ng银染质控，用于银染显色的控制；③方法重复性：针对2D分析以及LC-MS分析进行重复性确认，其中2D分析方法重复性可达到80%以上，LC-MS分析方法可到90%以上；④上样量优化：针对2D分析以及LC-MS分析进行上样量确认，消除上样量差异对检测结果带来的影响；⑤假阳性：排除样品与阴性抗体之间是否存在非特异性结合，确定IMBS实验所设定的步骤、参数是否有假阳性结果存在。

影响宿主细胞蛋白（HCP）残留检测结果的因素之一是方法选择。酶联免疫吸附法（ELISA法）和液相色谱-质谱联用方法（LC-MS法）是目前HCP检测的两大常用方法。文献统计显示，目前对于总HCP定量，ELISA仍是主流方法；MS法作为对特定蛋白（例如，高风险蛋白）的鉴定和定量，已成为重要的互补手段。此外检测过程中使用的试剂和耗材的质量直接影响检测结果的准确性。低质量的试剂可能导致假阳性或假阴性结果。例如，抗体的特异性和亲和力不足，可能导致ELISA检测中的交叉反应；抗原代表性不强或是抗体覆盖率低，可能会导致漏检；稀释液抗干扰能力弱，可能影响检测准确性。案例研究表明，采用定制化方法替代原有商业化试剂盒后，抗原代表性和抗体覆盖率明显提高，HCP检测值整体升高。

按照美国药典1132章节的要求，HCPs校准品需满足代表性要求，即能覆盖实际工艺产品生产中的HCPs。从HCP免疫检测方法使用目的和预期风险管理要求考虑，满足工艺开发和验证，同时为了应对下游工艺中潜在的异常工艺失效，或工艺变更需求，建议采用上游发酵工艺末端，如澄清处理后工艺点的样本作为HCPs的来源。在实际制备中，可采用空细胞或空载细胞在模拟实际工艺的预定条件进行采集，通过二维电泳或高分辨率质谱等蛋白质组学方法进行模拟工艺和实际工艺下HCPs的代表性表征分析。越靠近下游HCPs蛋白种类越少，也越接近DS中HCPs，但是其可能无法满足工艺开发和验证需求，也无法保证工艺的潜在风险，往往不推荐使用，或只作为上游工艺HCPs免疫检测法的辅助使用。