Analyse de l’agrégation des protéines thérapeutiques – Analyse quantitative et caractérisation des particules sub-visibles (SVP)

Dans l’analyse de l’agrégation des protéines thérapeutiques, il est nécessaire de réaliser une analyse quantitative et une caractérisation des particules sub-visibles (SVP). Nous présenterons les méthodes d’analyse des SVP, les résultats d’analyse de Malvern Panalytical, ainsi que des exemples d’analyse et d’amélioration des caractéristiques des particules.

Table des matières

• Raisons pour l’analyse quantitative de l’agrégation et la caractérisation des particules
• Méthodes d’analyse des SVP pour l’analyse quantitative des agrégats et résultats d’analyse de Malvern Panalytical

• Méthode d’analyse SVP 1 : DLS et LD couvrant une large gamme
• Méthode d’analyse SVP 2 : Evaluation quantitative des monomères aux oligomères avec SEC et AUC
• Méthode d’analyse SVP 3 : NTA et RMM pour le suivi de la région submicronique
• Caractérisation des particules pour l’analyse quantitative des agrégats et exemples d’amélioration
  • Exemple 1 : Amélioration du processus de production d’anticorps thérapeutiques
  • Exemple 2 : Agrégats protéiques et gouttelettes d’huile de silicone dans les injections
• Équipements d’analyse connexes de Malvern Panalytical

Raisons pour l’analyse quantitative des agrégats et la caractérisation des particules

L’agrégation présente dans les protéines thérapeutiques telles que les anticorps n’est pas visible à l’œil nu. Par conséquent, une évaluation quantitative utilisant un équipement d’analyse est nécessaire pour déterminer le niveau d’agrégation présent.

De plus, une caractérisation des particules est nécessaire pour distinguer si les particules détectées proviennent de protéines, d’additifs (tels que le sucre) ou d’autres impuretés.

Ces particules se trouvent souvent dans la zone entre ce qui est visible à l’œil nu et ce qui ne l’est pas du tout, et sont appelées particules sub-visibles, ou SVP. Voici les diverses analyses des SVP et les résultats d’analyse de Malvern Panalytical.

Méthodes d’analyse des SVP pour l’analyse quantitative des agrégats et résultats d’analyse de Malvern Panalytical

Les pharmacopées de divers pays et régions, y compris la FDA, recommandent une évaluation SVP utilisant plusieurs appareils. Malheureusement, chaque méthode a ses forces et ses faiblesses, et l’analyse avec une seule méthode comporte le risque d’erreurs. Malvern Panalytical propose une gamme d’appareils pour l’analyse des SVP afin de proposer la méthode la plus adaptée à chaque situation.

En 2014, la FDA a publié des lignes directrices sur l’évaluation de l’immunogénicité des produits biopharmaceutiques, qui incluent un article sur la mesure des agrégats de protéines.

Méthode d’analyse SVP 1 : DLS et LD couvrant une large gamme

DLS (Diffusion dynamique de lumière) et LD (Diffraction et diffusion laser) sont qualitatives mais adaptées pour montrer la distribution globale des protéines grâce à une large plage dynamique.

Le graphique suivant montre la distribution de taille de particules pour un anticorps thérapeutique commercialisé (rouge) et un IgG de recherche (vert) par DLS. L’anticorps thérapeutique montre une distribution plus nette, indiquant un raffinement des tailles uniformes.

Méthode d’analyse SVP 2 : Evaluation quantitative des monomères aux oligomères avec SEC et AUC

Il n’existe actuellement pas de principe unique couvrant toutes les plages pour une évaluation quantitative. Parmi les principes permettant une évaluation quantitative des monomères (environ 10 nm dans le cas d’un anticorps complet), on trouve SEC (Chromatographie par exclusion de taille) et AUC (Ultracentrifugation analytique).

SEC est particulièrement pratique pour calculer le rapport monomère/oligomère. En ajoutant un détecteur de diffusion de lumière, on peut obtenir des différences de poids moléculaire détaillées.

Méthode d’analyse SVP 3 : NTA et RMM pour le suivi de la région submicronique

Dans la région submicronique (0,1 – 1 μm), où les SVP sont les plus abondants, la détection quantitative est récemment devenue possible avec les méthodes NTA (Analyse de suivi des nanoparticules) et RMM (Mesure de masse résonante).

Cette région est non seulement facile à évaluer quantitativement en raison de son abondance, mais elle est également considérée comme fortement liée à l’immunogénicité, ce qui incite la FDA à fortement recommander sa mesure. Le graphique montre des résultats de mesure avec Archimedes (méthode RMM), qui met en évidence une différence significative dans la quantité de SVP entre les formulations stables et instables.

Caractérisation des particules pour l’analyse quantitative des agrégats et exemples d’amélioration

La FDA recommande également l’analyse des caractéristiques des particules (caractérisation des particules) et recommande « au moins 2 techniques analytiques orthogonales (analyse avec plus de 2 principes géométriques) ».

Le principe de la caractérisation des particules commence par « les particules ont été détectées ». Selon l’origine des particules détectées, les techniques d’amélioration ultérieures diffèrent.

Par exemple, si les particules sont d’origine protéique, il faut réexaminer la protéine ou la formulation. S’il s’agit de fragments de cellulose par exemple, il est nécessaire de réévaluer les filtres ou les matériaux de colonne chromatographique. Dans ce cas, si vous avez la méthode d’imagerie et la fonction d’imagerie Raman, vous pouvez effectuer la caractérisation des particules, difficile à juger sur la base de la forme seule.

Exemple 1 : Amélioration du processus de production d’anticorps thérapeutiques

Exemple 2 : Agrégats protéiques et gouttelettes d’huile de silicone dans les injections

Le cas le plus courant où des matériaux autres que les protéines sont détectés sous forme de particules est le cas des seringues préremplies, particulièrement populaires ces dernières années.

Les seringues préremplies sont un type de médicament où une solution de protéines est remplie dans une seringue pour être vendue, mais de l’huile (telle que l’huile de silicone) est souvent appliquée à l’intérieur de la seringue pour faciliter le mouvement du piston. Bien que l’huile de silicone ne pose pas de problème en elle-même, des rapports récents ont révélé qu’elle peut favoriser l’agrégation des protéines, ce qui nécessite l’analyse de la quantité dosée.

Équipements d’analyse connexes de Malvern Panalytical

	Zetasizer : Appareil de mesure de taille de particules, de potentiel zêta et de masse moléculaire Contribue à la recherche, au développement et au contrôle de qualité des nanotechnologies en permettant la mesure de la taille des particules, du potentiel zêta et de la masse moléculaire absolue. L’appareil Zetasizer intègre des fonctionnalités complexes liées à diverses mesures de particules, le tout avec une utilisation simplifiée et riche en fonctionnalités.
	NanoSight : Appareil de mesure de taille des particules par suivi nanométrique Suit les mouvements brownien des particules pour des mesures individuelles, offrant une haute résolution de la distribution de taille des particules et de la concentration en nombre.
	OmniSEC : Système GPC/SEC multi-détecteur haute sensibilité et haute précision Avec un système multi-détecteur maximisant la sensibilité, il permet des mesures précises et reproductibles sur des échantillons dilués ou de faible poids moléculaire.
	Morphologi 4-ID : Analyseur d’images de particules et spectroscopie Raman Applicable dans des domaines tels que les produits pharmaceutiques, la céramique, les batteries et les produits chimiques, cet appareil mesure automatiquement la taille et la forme des particules, permettant des mesures significatives.

Si vous ne trouvez pas l’appareil que vous cherchez ici, n’hésitez pas à nous contacter. Notre personnel expérimenté en sciences biologiques se fera un plaisir de vous conseiller.

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