使用差示扫描量热法加速优化医用蛋白质制剂的研发

治疗用生物分子必须以具有活性的原生形式保持稳定，直到向病人给药并输送到作用部位。在初期对生物药剂进行稳定性筛选有助于确保进一步研究集中在最有可能用于进一步药物研发的制剂上。 差示扫描量热法 (DSC) 可用于快速确定蛋白质制剂稳定性的最佳溶液条件，有助于确定最佳候选制剂并加速研发过程。 本应用报告对Malvern MicroCal DSC 技术和其在制剂研发中的使用进行了说明。 生物药剂研发中一个较早的决定是确定生物药剂将以液体还是冻干粉的形式提供。一般而言，液体制剂生产成本较低，更易于使用，但需要在冷藏条件下储存，且稳定性较差。 冻干蛋白质生产成本较高，且在向病人给药前需要溶解，但是其可以在室温条件下存放，且稳定性较高。 方便最终用户也是需要考虑的因素(1,2)。 制剂科学家必须确定溶液中的蛋白质是否能在足够的时间段内保持稳定性，还是只能以冻干形式保持稳定。 水溶液中的蛋白质处于天然（折叠）和变性（去折叠）构象之间的平衡状态。疏水作用和氢键结合是主要的稳定力，是蛋白质去折叠和变性必须克服的力。 构象熵会削弱稳定力，因而允许生物聚合物去折叠(3)。 蛋白质在加热或变性化学物（例如十二烷基硫酸钠和盐酸胍）被添加到溶液中时发生去折叠。 变性的蛋白质更易于 (4-7) 发生不可逆的化学过程，例如蛋白质水解 (8)、氧化 (9) 和脱酰胺 (10)，继而导致失活。变性的蛋白质还更容易发生聚合，而且聚合会导致稳定性下降和蛋白质分解 (11-14)。 在研发制剂前，必须对蛋白质进行表征。这包括确定其分子量、氨基酸组成、三维结构、是否存在二硫键、糖基化反应、辅因子要求、抑制因子、溶解度、热力学参数、功能性、等电点、疏水性和表面面积。所有这些信息对设计蛋白质的最佳制剂而言都非常重要。 通过使用合理的药物设计方法，经过生物工程改造的蛋白质也可改造为在所选溶液中保持最高的稳定性和最大的功效。 蛋白质的液体制剂应有助于在生产、包装、储存和运输期间保持生物聚合物的稳定性和生物活性，直至最终输送到病人体内的靶部位。在制剂研发过程中需要考虑的参数包括浓度、是否存在添加剂（辅料）、pH、储存温度、容器以及光、空气和湿度的曝露程度。 制剂研发过程中涉及的另一个因素是药物输送机制。例如，通过静脉注射输送的生物药剂须为可稀释的，如果该蛋白质不易溶，其会在病人血液中沉淀。此外，如果是注射药物，则制剂的成分不可对病人造成组织损伤或疼痛。另一点需要考虑的是容器或装置表面（注射器、泵等）可能会吸收蛋白质。 蛋白质的稳定性通常使用各种分析方法确定，包括加速和实时稳定性研究。通常还会评估聚合/沉淀的程度、氧化、蛋白降解和/或二硫键重排。 对运输条件进行测试，以确保药物在输送时不会失去生物活性。 了解更多，请点击免费下载。