上海生物制品宿主细胞蛋白（HCP）残留检测试剂盒开发要求

宿主细胞蛋白（HCP）是生物制品中源自细胞基质的残留杂质，异质性特征明显。其复杂性主要体现在三方面：①理化特性差异：包含胞内与分泌蛋白（涉及关键生理功能），等电点（pI 3-11）、分子量（5-250kDa）及疏水性的区间跨度大；②上游工艺影响：不同发酵工艺（如细胞株选择、培养条件控制）会诱导独特的翻译后修饰（PTM），进而增加 HCP 的总量与生化复杂性；③下游工艺与产物特性干扰：抗体、细胞因子等重组蛋白或病毒类药物的纯化工艺，会选择性残留特定 HCP；同时，产物形式（如大肠杆菌的包涵体 / 可溶性表达）也会直接影响 HCP 的残留谱。针对特定生产工艺开发定制化检测方案，是准确监控 HCP 残留的关键所在。

大肠埃希氏菌（Escherichiacoli，简称E.coli，又称大肠杆菌）作为模式微生物，在生命科学研究领域应用较多。伴随基因治疗产业的快速发展，它还成为质粒DNA（pDNA）生产的主要宿主菌。质粒样品常规提取工艺中，常使用强碱性溶液进行细胞裂解与蛋白质变性，这种处理使其中的宿主细胞蛋白（HCPs）与传统物理破碎法得到的HCPs差异明显，进而导致采用免疫学原理的检测方法时，残留检测结果偏差较大。湖州申科生物的E.coli克隆菌碱裂HCP残留检测试剂盒，适用于大肠埃希氏菌（即大肠杆菌）克隆菌株的HCPs检测，涵盖DH5α、Top10、JM109等常见菌株。该试剂盒的抗体制备过程中，采用碱裂工艺制备的HCPs免疫动物，得到专属抗体，可用于经碱液裂解工艺处理后的宿主细胞蛋白（HCPs）定量检测。

宿主细胞蛋白（HCP）多与细胞关键功能相关，像细胞增殖、基因转录、蛋白合成修饰、细胞存活及凋亡等，工艺过程中会通过细胞分泌，或因细胞死亡、裂解而释放。生产环节中，主要有三方面因素影响HCP的组成与丰度：①宿主细胞基因组调控及培养工艺：特定工艺下潜在HCP数量可能极多，且并非所有基因都会表达，部分基因的表达存在时间与条件差异；例如大肠杆菌约含4300个基因，不同工艺产物会经历独特的翻译后修饰，增加HCP的总数与生化复杂性。研究表明，大肠杆菌表达的蛋白存在数量差异，这可能是对环境条件的适应性反应，但85-90%有潜在免疫原性的HCP在不同发酵过程中均会出现。②产物表达方式：宿主细胞与外源基因、载体及辅助成分构成的体系，可实现稳定、瞬时及诱导表达；以大肠杆菌为例，常见的表达形式包括胞内表达、分泌表达、可溶性表达、不溶性包涵体形式，以及融合与非融合表达。③纯化步骤及产品自身特性：纯化过程中能去除99%以上的HCP，但仍有残留HCP保留在产品中，这些残留HCP可能与产品结合，随产品一同完成纯化。

宿主细胞蛋白（HCP）的来源中，常伴随核酸、胞膜脂类及培养基中的氨基酸等非HCP成分，这些成分会干扰总蛋白检测的准确性，因此在检测前需开展纯化前处理，同时对总蛋白检测方法实施方法学确认。HCP本身属于多蛋白混合物，不同总蛋白定量方法的检测结果会存在一定差异，这也是造成HCP免疫检测方法结果不一致的原因之一。若不同HCP蛋白定量方法的检测结果差异较大，通常需同时采用2种及以上经确认的方法进行检测，随后取平均值。总蛋白检测方法的定量限通常只能达到μg/mL级别，而HCP检测试剂盒的产品校准品浓度则处于ng/mL级别。将HCP高浓度原液稀释至低浓度产品校准品的过程中会产生稀释误差，因此需对产品校准品重新进行标定赋值。编辑分享用多种方法确认检测结果时，如何选择合适的方法组合？总蛋白检测定量限与HCP校准品浓度差异大的原因是什么？有哪些方法可以降低非HCP成分对检测的干扰？

美国药典 <1132> 与欧洲药典 < 2.6.34 > 建议，对即将进入商业化生产（临床 III 期及后续阶段）或生产工艺已稳定的生物制品，采用定制化 ELISA 试剂盒开展宿主细胞蛋白（HCP）残留检测，背后原因主要包括四点：①确保检测方法能充分覆盖实际工艺产生的 HCPs，防止漏检关键杂质；②为更准确的免疫原性与安全性评估提供支持；③提供真实的工艺表征数据，而非推测性数据；④满足商业化生产质量控制对方法一致性的要求。此外，研究人员对当前市场常见的 HCP ELISA 商业化试剂盒进行测试，并将其与 HCP ELISA 定制化试剂盒对比。实验结果显示，不同商业化试剂盒检测同一样品的数值差异明显，且准确性均低于定制化试剂盒 —— 这一结果表明，定制化试剂盒更能满足产品质量控制的实际需求。

宿主细胞蛋白残留检测中，抗体覆盖率评估实验的操作难度较高，需在实验方法建立阶段对关键步骤开展充分验证，以确保实验方法具备稳健性。湖州申科研发的磁珠捕获式 IMBS 技术（immunomagnetic beads separation，免疫磁珠分离），在开发过程中已对关键步骤进行充分验证，相关验证结果已通过专业评审，具体验证内容（部分）如下：① 方法优化：围绕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开展优化验证，确保方法稳健性；② 过程质控：二维电泳存在实验步骤繁琐、时间跨度大、中间环节难把控等问题，因此在等电聚焦实验环节引入荧光标记多肽，可快速判定等电聚焦效果；同时在 SDS-PAGE 电泳两侧增设 40 ng 银染质控样品，用于控制银染显色过程；③ 方法重复性：针对 2D 分析与 LC-MS 分析开展重复性验证，其中 2D 分析方法的重复性可达 80% 以上，LC-MS 分析方法的重复性可达 90% 以上；④ 上样量优化：针对 2D 分析与 LC-MS 分析实施上样量验证，规避上样量差异对检测结果的影响；⑤ 假阳性排查：排查样品与阴性抗体间是否存在非特异性结合，确认 IMBS 实验设定的步骤与参数是否会导致假阳性结果。