江苏汉逊酵母宿主细胞蛋白（HCP）残留检测常见问题分析

大肠埃希氏菌(Escherichia coli，E. coli)又称大肠杆菌，其作为模式微生物被广泛应用于生命科学研究中。随着基因治疗产业的大力发展，大肠杆菌也被主要应用于质粒DNA（pDNA）的生产。由于质粒样品的常见提取工艺中往往使用条件剧烈的碱溶液进行细胞裂解和蛋白质变性，使得其中的HCPs与传统物理破碎法获得的HCPs有较大的差异，导致其在采用免疫学原理的检测方法时，残留检测结果差别较大。湖州申科生物E.coli克隆菌碱裂HCP残留检测试剂盒用于大肠杆菌（又名大肠埃希菌）克隆菌株相关的HCPs检测，如DH5α、Top10、JM109等。在抗体制备时采用碱裂工艺制备的HCPs免疫动物，获得专门的抗体。适用于经碱液裂解工艺处理后的宿主细胞蛋白HCPs定量检测。

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。

湖州申科生物结合不同宿主实际的生产工艺，通过高质量免疫原和 HCP 多抗的标准化制备流程，获得高效价、高覆盖率的抗体，开发了适用于大肠杆菌表达菌 (BL21) 生产工艺、克隆菌碱裂法提取质粒工艺的 SHENTEK®E.coli HCP检测试剂盒， 适用于CHO\MDCK\HEK293\Sf9\VERO\毕赤酵母等不同宿主的 HCP 检测试剂盒。用于中间品、原液及终产品等的HCP定量监测。为确保 ELISA 对HCP定量检测的准确性，须对 HCP 抗体覆盖率进行验证。湖州申科抗体覆盖率平台采用2D Clean-up 试剂盒去除蛋白样品的干扰物（洗涤剂、盐、脂质、酚类和核酸等离子污染物），并设置2D 质控标准品进行严格质控，同时以阴性抗体为对照平行试验，以提高结果准确度。

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。

LC-MS技术作为生物制品宿主细胞蛋白残留检测新趋势，需考虑以下几点：①稳定性：需要HCPs LC-MS检测流程进行验证，全流程都需要有严格的QC控制，确保检测结果的一致性和稳定性。②可重复性：不同类型生物制品中HCPs提取效率不同，不同人员操作存在差异，需要在上机前通过不同方法评估HCPs的提取效率，避免人为因素造成结果重复性差。③准确度：方法开发与验证阶段，通过设立内标与定量算法，根据内标响应回算得到HCPs的含量，确保定量结果的准确性。④抗干扰能力：高丰度蛋白和特殊基质会对质谱检测产生影响，需要通过前处理手段对高丰度蛋白或特殊的基质进行去除，以减少其对HCPs肽段在质谱检测时的影响。⑤真实性：样品中除HCPs以外的物质在质谱分析中同样会产生质谱信号，需要去除复杂的背景噪音避免假阳性和假阴性的出现，建立合理标准的生信分析流程。分析流程建立过程中同样需要建立严格的质控QC标准，并通过后期不同方法进行验证，确定其标准的真实性。

宿主细胞蛋白通常是与重要细胞功能相关的蛋白，如细胞增殖、基因转录、蛋白合成修饰、细胞存活、细胞凋亡等，在工艺过程中分泌或因细胞死亡或裂解而释放。生产过程中，以下几个因素会主要影响HCP的组成和丰度：①宿主细胞基因组调控及培养工艺：特定工艺下，潜在的HCP数量可能非常大，且非所有基因都表达，某些基因在不同的时间和条件下表达；如大肠杆菌约4300个基因，不同的工艺产物会经历独特的翻译后修饰，增加了HCP的总数和生化复杂性。有研究表明，如大肠杆菌表达的蛋白，其不同蛋白之间存在数量差异，这些差异可能是对环境条件的适应性反应，但大多数 (85-90%) 有潜在免疫原性的宿主细胞蛋白在不同的发酵过程中都会出现。②产物表达方式：宿主细胞与外源基因、载体和辅助成分组成的体系可以稳定、瞬时和诱导表达；如大肠杆菌常见的表达形式有胞内表达、分泌表达、可溶性表达、不溶性的包涵体形式，以及融合和非融合表达。③纯化步骤及产品本身的特性的影响：纯化过程中大部分的HCP被去除(>99％)，残留的HCP仍保留在产品中，可能与产品共结合，一起被纯化。