如何进行细胞疗法的制剂配方和冷冻保护剂的渗透压检测？

Advanced Instruments

2024/08/15 12:13

渗透压不仅是终产品放行的重要质量控制参数，也可用于药品的配方开发和稳定性研究。渗透压检测能够提供辅料浓度，并确认其在配方中的溶出含量。本文将探讨渗透压参数在高速发展的细胞治疗领域应用进展。采用冰点降低的渗透压仪，对细胞治疗领域的复杂配方和具有检测挑战性的冷冻保护剂进行了渗透压的检测。

背景

冰点降低法通过检测样品的冰点，从而获得溶液中溶质的浓度，即渗透压，单位是 mOsm/kg H₂O。一直以来被认为是快速、准确检测生物工艺中溶液关键参数的方法。随着生物工艺的快速发展，药物制剂的浓度越来越高，配方也越来越复杂。越来越多的证据表明冰点降低技术能够为单抗药物平台提供稳定的、有价值的信息。

渗透压在先进治疗药物 (ATMPs) 的研究方面也有着非常重要的作用。细胞疗法的配方中通常含有冷冻保护成分，以保持其存储期间的完整性。而细胞的冻存需要特别关注冻存缓冲液的渗透压，因为在冷冻和解冻过程中添加/去除冷冻保护剂会影响细胞内水的含量（从而影响渗透压）。因此，需要采取措施确保渗透梯度不会损害细胞（通过使用渗透缓冲剂，如蔗糖或甘露醇）。

在过去，这些配方的渗透压是通过计算或其他手段来确定的。本文将展示采用冰点降低技术的渗透压仪在蛋白药物和细胞治疗产品的配方开发和稳定性测试中的应用。

实验方法与材料

为了模拟常见的蛋白质制剂配方，我们准备了 10 种不同浓度的牛血清蛋白 (BSA) 和蔗糖混合配方，并采用基于 96 孔板的全自动化渗透压仪 OsmoTECH HT 进行分析测试。每个样品加载到 96 孔板的 8 个孔中，每孔进行一次重复测试，即每个样品进行 8 次重复测试。在这些样品的测试过程中没有出现测试报错。除最高浓度的牛血清白蛋白和蔗糖配方 (200mg/mL, 300mM) 外，其余样品检测结果的变异系数 (% cv) 均小于 1.5，重复性好。

OsmoTECH XT 用于检测市面上常见的冷冻保护剂。每个冷冻保护剂样品重复检测 180 次，三个样品检测结果的变异系数 (%CV) 均在 0.9-1.0 的范围。

表 1：蛋白质和蔗糖溶液的渗透压测试 (mOsm/kg H₂O) 。在 OsmoTECH HT 上测试了不同 BSA 和蔗糖浓度的溶液的渗透压，以模拟日益复杂的单抗配方。上表结果显示了典型配方的渗透压和检测结果的重复性。

表 2：外购冷冻保护剂的渗透压 (mOsm/kg H₂O) 检测。渗透压测试结果显示了不同冷冻保护剂使用冰点下降渗透仪 OsmoTECH XT 的重复性。

结论

由于处于开发阶段和即将申请上市的 ATMP 数量越来越多，制剂浓度具有逐渐增高的趋势，因而冰点降低渗透压仪被广泛用作配方开发中的分析工具。渗透压检测在细胞治疗方法开发过程的多个步骤发挥作用，是开发细胞疗法的关键：

与细胞相互作用试剂的渗透压必须在可接受的范围内：

低温保存：通常在固定的温度范围内冷却（减少渗透冲击）和储存；

临床给药：通过注射给药的最终产品必须为等渗。

本研究数据表明，通过冰点降低技术进行渗透压检测的渗透压仪能够应用于 ATMP 制剂开发过程，能够检测各种市售和“自制”制剂的渗透压，并获得高重复性的结果。

参考文献：

[1] . Vimpolsek, Maja, et al. Assessing the Extended In-Use Stability of the Infliximab Biosimilar PF-06438179/GP1111 Following Preparation for Intravenous Infusion. Drugs in R&D (2019) 19:127-140.

[2] . Li, Yan and Teng Ma. Bioprocessing of Cryopreservation for Large-Scale Banking of Human Pluripotent Stem Cells. BioResearchOpen Access (2012) 1.5.

[3] . Hunt C.J. Technical Considerations in the Freezing, Low-Temperature Storage and Thawing of Stem Cells for Cellular Therapies. TransfusMed Hemother2019;46:134–149

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