宿主細胞タンパク質

宿主細胞タンパク質（HCP）は、バイオ医薬品の製造および生産中に宿主生物によって生成されるプロセス関連のタンパク質不純物です。精製プロセス中に、生成されたHCPの大部分は最終製品から除去されます（不純物の99％以上が除去されます）。ただし、残留HCPは最終的に配布される医薬品にまだ残っています。目的の医薬品に残る可能性のあるHCPの例には、モノクローナル抗体（mAbs）、抗体薬物複合体（ADC）、治療用タンパク質、ワクチン、およびその他のタンパク質ベースのバイオ医薬品が含まれます。^[1]^[2]^[3]

HCP は、個人に免疫原性を引き起こしたり、薬の効力、安定性、全体的な効果を低下させたりすることがあります。FDAやEMAなどの国の規制機関は、医薬品が一般に提供される前に、医薬品に残留する可能性のある HCP の許容レベルに関するガイドラインを提供しています。最終製品に含まれる HCP の許容レベルは、ケースごとに評価され、投与量、薬剤投与頻度、薬剤の種類、疾患の重症度など、複数の要因によって異なります。

最終医薬品中のHCPの許容範囲は、現在存在する検出法および分析法の限界により広い。^[4] HCPの分析は複雑であり、HCP混合物は多種多様なタンパク質種で構成されており、それらはすべて特定の宿主生物に特有であり、意図された望ましい組み換えタンパク質とは無関係である。^[5]これらの多種多様なタンパク質種を非常に微量濃度で分析することは困難であり、まだ完全には開発されていない極めて高感度の装置が必要である。 HCPレベルを監視する必要がある理由は、それらが身体に及ぼす影響が不確実であるためである。微量では、HCPが患者に及ぼす影響は不明であり、特定のHCPはタンパク質の安定性や薬の有効性に影響を与えたり、患者に免疫原性を引き起こしたりする可能性がある。^[6]^[7]薬物の安定性が影響を受けると、医薬品中の有効成分の持続性が低下する可能性がある。薬物が患者に及ぼす予定の効果も増加または減少する可能性があり、健康上の合併症が発生する可能性がある。長期的な免疫原性の程度を判断することは困難であり、ほぼ不可能であり、その結果、患者の健康に深刻な脅威をもたらす可能性があります。^[5]

安全リスク

バイオ医薬品中のHCPは、外来タンパク質や生体分子をヒトの免疫系に導入することで、ヒトの安全に対する潜在的なリスクをもたらします。バイオ医薬品の製造に使用される一般的な宿主細胞は、大腸菌^[8] 、酵母^[9]、マウス骨髄腫細胞株（NS0）^[10]、チャイニーズハムスター卵巣（CHO）^[11]であるため、結果として生じるHCPは、人体^[12]が認識するものとは遺伝的に異なります。この結果、ヒトの体内にHCPが存在すると免疫反応が活性化され、深刻な健康問題につながる可能性があります。

体内の外来抗原（HPC）の量と、体が生成する免疫反応のレベルには相関関係があります。薬剤に含まれるHCPが多いほど、活性化される免疫反応が高くなります。いくつかの研究では、HCPの減少が特定の炎症性サイトカインの減少と関連していることが示されています。^{[5]他のHCPはヒトタンパク質に非常に類似しており、ヒトタンパク質または薬剤物質タンパク質に対する}交差反応を伴う免疫反応を誘発する可能性があります。個々の患者に対するHCPの正確な影響は不明であり、バイオ医薬品の製造と分析で使用されている現在の分析方法では判断が困難です。^[5]

分析

HCPはバイオ医薬品の製造過程において品質管理プロセスの一環として特定されます。^[5]

生産プロセスでは、宿主細胞の遺伝子、製品の発現方法、精製ステップなど、いくつかの要因が最終的なHCPの組成と存在量に影響を与えます。^[5]いくつかの研究では、HCPは組換えタンパク質と相互作用することで製品自体と一緒に精製されることが多いと報告されています。^[6]

酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）は、タンパク質に対する感度が高く、製造された医薬品中の低レベルのHCPを検出できるため、医薬品中のHCP分析の主な方法です。^[4]開発プロセスには長期間の作業と動物モデルによるいくつかのテストが必要ですが、最終製品のHCP含有量の分析は迅速に実行して解釈できます。^[1] ELISAはHCP分析を受ける感度を備えていますが、手順にはいくつかの制限があります。 HCPの定量は、主にHCP抗原の検出に対する抗HCP抗体の量と親和性に依存しています。抗HCP抗体プールはHCP集団全体をカバーすることはできず、プロセスで同等の抗体が生成されないため、弱い免疫原性タンパク質を検出することは不可能です。^[4]

さらに、質量分析法(MS) と液体クロマトグラフィー( LC-MS ) を組み合わせた方法などにより、より効率的かつ効果的な HCP 分析と精製が可能になりました。これらの方法により、次のことが可能になります。

複雑なサンプル中のさまざまなタンパク質濃度を検出する
製造プロセス中に常に変化する HCP 人口とその濃度を追跡する
一度に多くのタンパク質を分析
豊富に存在する標的タンパク質産物によって隠されている、豊富に存在するHCPを測定する^[6]
抗体と関連するキット標準の両方を含むHCP-ELISA試薬の特性評価^[13]

最近、MS法はSWATH LC-MS法によってさらに改良されました。SWATHは質量分析法のデータ非依存型取得（DIA）形式で、質量範囲を小さな質量ウィンドウに分割し、タンデムMS（ MS/MS ）で分析します。主な利点は、内部タンパク質標準を適用することで、個々のHCPの同定と絶対定量の両方の再現性が得られることです。^[14]

このタンパク質分析法は着実に改善されてきたが、限界もある。その主なものは、分析を行うには高度な専門知識と高度な機器が必要であるということである。^[13]

参照

参考文献

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