バイオ医薬品開発における物性評価技術：製造工程

by Malvern Panalytical, Tuesday, 17th August 2021

バイオ医薬品開発の各ステージにおける評価すべき項目と、それらの評価が可能なマルバーン・パナリティカルの測定技術をご案内しています。こちらのページでは、「製造工程」について詳細をご紹介します。

処方条件が決まると、次の工程はスケールアップである。製造工程が進むに従って、小スケールでは見られなかった不溶性のサブミクロンの凝集体（100〜1000 nmのSVP）が見られるようになることがある。SVPは免疫原性リスクの増加と関連しているという報告が増えている。患者の免疫系は、タンパク質凝集体をウイルスなどの感染性粒子として認識し、望ましくない免疫応答を引き起こす可能性があると考えられている。マルバーン・パナリティカルの測定技術はスケールアップに伴うSVP評価をサポートする。

■目次

平均粒子径およびPdIによるサイズ変化の評価（DLS）（SLS）

製造工程前後の抗体のサイズ変化比較

タンパク質は、調製方法、保管方法、緩衝液などのさまざまな処理条件に敏感なポリペプチド鎖で構成されているため、製造工程における物性変化を把握することが重要である。動的光散乱法（DLS）および静的光散乱法（SLS）を用いると、凝集と断片化について評価が可能である。下図は未処理と処理済みの治療用抗体のDLSの結果を示している。横軸はサイズ、縦軸は光強度分布（Intensity(%))である。未処理の抗体サンプル（青）の平均粒子径が約11 nmに対して、処理済み（赤）の平均粒子径は約50 nmになっており、凝集体の存在が確認できる。この結果から処理前後で、抗体サンプルに変化が生じていることが示唆された。また未処理の抗体サンプルも、分布の度合いを表す多分散指数（PdI）が0.14と0.1を超えており分布が広いことから、小さな抗体断片の存在も示唆される。この結果は、表で示した２つの治療用抗体のSLSで求めた絶対分子量が、理論値の145 kDaよりも少し小さかった結果と一致している。

このように製品化に向けた工程におけるサイズ変化をDLSとSLSを用いて詳細にモニターすることで、凝集や断片化について確認することが可能である。

表：静的光散乱測定結果

→DLSとSLSを併用することで、製造工程中の凝集や断片化をより詳細にモニター可能

平均粒子径を用いた製剤の最適化（DLS）

薬物を取り込ませたマイクロエマルションのサイズ変化の経時的観察

マイクロエマルションのサイズ特性は、安全で効率的な投与を確保するために不可欠である。 DLSでサイズ分布の変化を監視することで、製剤を最適化するための貴重な情報を得ることが可能である。上段ではマイクロエマルションへの薬物の取り込みの影響を示している。横軸はサイズ、縦軸は光強度分布（Intensity(%))である。赤がマイクロエマルションのみ、緑がマイクロエマルション＋薬物の結果である。薬物が取り込まれることによって薬物不含の数十 nmのメインピークが右側にシフトし、サイズが大きくなっていることが確認できる。2 μm付近のピークは、マイクロエマルションから漏出した不溶性薬物を表している。また、下段は薬剤入りのマイクロエマルションの、希釈後の平均径を経時的にモニターしている。縦軸はZ平均粒子径である。薬剤が溶出しなければ、平均径は一定であるはずなので、サイズが大きくなることは薬物が漏出することとリンクしている。

このように、マイクロエマルションの平均径の変化を追うことで、漏出する薬物の割合をチェックすることも可能である。

このようにDLSを用いてマイクロエマルションのサイズ変化をモニターすることで、製剤の最適化が可能となる。