米乐m6官方网站[理事长：中钵良二]（以下简称“AIST”）和日本火花塞-AIST保健材料协同研究实验室[协同研究实验室主任加藤克也]与NGK SPARK PLUG CO, LTD合作。 [代表董事小藤新一]（以下简称“NGK SPARK PLUG Co, Ltd”）来自血清。抗体。该颗粒与抗体纯化柱颗粒中常用的抗体特异性结合蛋白质A
近年来作为副作用较少的下一代药物抗体药物正在引起人们的注意。在分离和纯化抗体的过程中使用的抗体纯化柱的常规颗粒使用与抗体特异性结合的昂贵蛋白质。此外，用于收集与颗粒结合的抗体的pH值为2至4的酸性溶液可能会导致抗体在收集后聚集和变性，这使得开发更便宜且无需使用酸性溶液即可纯化的柱颗粒成为一项挑战。
新开发的陶瓷颗粒具有高比表面积和孔体积，并且由于它们能够有效地结合抗体，因此不需要抗体结合蛋白。此外，可以使用近中性溶液回收吸附在颗粒上的抗体。因此，有望为抗体药物等抗体产品的制造过程降低成本、提高效率做出贡献。
该技术的详细信息将于 2019 年 1 月 30 日至 2 月 1 日在东京国际展示场（东京江东区）举行纳米技术2019年第十八届国际纳米技术展览暨技术大会上发表。
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| 装有开发的层析颗粒的柱（左）和抗体分离和纯化的概念图（右） |
近年来，应用基因重组技术、细胞培养技术等生物技术的生物制药备受关注。其中，抗体药物约占日本生物制药市场的60%，且预计将持续增长。
抗体药物的生产工艺与传统小分子药物不同，主要涉及有机化学合成工艺，需要经过“抗体产生细胞培养”、“细胞分离”、“病毒灭活”、“层析”、“病毒去除”、“最终纯化”等多道工序，导致抗体药物的生产成本高昂，药价飙升。另外，在层析过程中，使用由陶瓷、聚合物等制成的颗粒来分离和纯化抗体，该颗粒上结合有选择性结合抗体的蛋白A作为抗体结合蛋白。亲和色谱使用最多，但抗体结合蛋白一般价格昂贵，层析颗粒的成本也是不可避免的。因此，需要一种能够降低抗体药物层析过程成本的技术。
AIST 一直致力于多孔无机颗粒的合成以及这些颗粒在生物分子分离和纯化中的应用的研究和开发。另一方面，NGK SPARK PLUG将医疗领域作为新业务的优先领域，并正在考虑将生物分子的分离和纯化作为其可以利用其核心技术陶瓷知识的领域之一。此外，两家公司于2017年4月成立了“日本火花塞-AIST医疗保健材料合作研究实验室”，并一直以医疗和保健产品材料为中心进行研究和开发。
氧化物陶瓷颗粒与蛋白质等生物分子牢固结合，并且对生物体大多无害。此外，还可以进行酸/碱清洗和煅烧，应用于色谱法时具有许多优点。因此，这次我们致力于开发一种层析载体，该层析载体可以使用陶瓷颗粒有效地吸附和分离抗体，而不使用抗体结合蛋白。
我们开发的可用作层析载体的多孔陶瓷颗粒（图1左）的特点是不使用昂贵的A蛋白分子，A蛋白分子是与抗体特异性结合的蛋白质。使用Protein A的层析载体利用Protein A与抗体之间的特异且牢固的键合，因此从载体回收抗体时，需要使用含有氨基酸的酸性溶液（pH 2至4）。酸性溶液会导致抗体聚集和变性，导致成本升高和产量降低。
新开发的颗粒是多孔的，孔径与抗体大小相似（约10 nm），可实现与抗体的高结合活性氧化锆使用颗粒（粒径：~100 µm）。颗粒具有高比表面积（100 m2/g以上）和高孔容（05cm3/g 或更高）。此外，为了提高与抗体的结合选择性，使用含有磷酸的有机官能团对颗粒进行表面修饰。所开发的颗粒利用了氧化锆颗粒表面的磷酸与抗体之间的松散键合，因此抗体可以在温和条件下（pH 7左右）回收，并且不会引起聚集或变性。
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| 图1 制备的多孔氧化锆颗粒（左）和填充颗粒的柱（右）的电子显微照片 |
我们用开发的多孔氧化锆颗粒填充 1 mL 和 02 mL 色谱柱，假设它们将以色谱柱形式使用（图 1，右）。使用这些色谱柱，可以检测血清中所含的主要成分蛋白质——抗体（IgG）。白蛋白、转铁蛋白的混合溶液中选择性地回收抗体（IgG）。处理时间与使用 Protein A 的传统层析载体相当。在三种类型的蛋白质中，只有抗体 (IgG) 在所开发的多孔氧化锆颗粒上显示出非常高的吸附量 (143 µg/mg)，大约是白蛋白 (12 µg/mg) 和转铁蛋白 (6 µg/mg) 吸附量的 10 倍（图 2 左），表明多孔氧化锆颗粒对抗体 (IgG) 表现出优异的吸附选择能力。
此外，图 2 右图显示了山羊血清在填充有氧化锆颗粒的柱上的色谱馏分电泳已证实，通过使用近中性（pH 7至75）磷酸盐缓冲液作为回收溶液，可以有效回收吸附的抗体（IgG）。我们还证实了与人类 IgG 的结合。由于此次开发的多孔氧化锆颗粒可以使用中性回收溶液，因此有望减少使用酸性溶液回收后发生的抗体聚集和失活，并有望有助于缩短分离和纯化过程并降低抗体药物的成本。
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| 图2 氧化锆颗粒的蛋白质吸附特性（左）和从山羊血清中分离纯化的抗体（IgG）的电泳图像（右） |
未来，为了提高抗体分离纯化的效率，我们将研究和改进所开发陶瓷的粒径，以及优化柱形和抗体回收液等层析条件。此外，我们计划向用户提供样品，为实际应用做好准备。