抗體藥物的研發和生產過程非常復雜，有諸多技術瓶頸，如全人源抗體篩選核心技術平臺的建立和制備、高表達細胞系的構建、細胞培養與蛋白純化工藝步驟及過程對產品純度和各項理化特性的影響等。因此，無論是FDA提出的質量源于設計（QbD）原則，還是我國的《生物類似藥研發與評價技術指導原則》，都對生物大分子藥物的工藝開發提出了更高的要求�，F在QbD理念已經普遍被國內外藥物研發企業認可和推崇，它強調需要確定并理解影響蛋白藥物療效的關鍵質量屬性（CQA）。嚴格地監督和控制這些屬性，有助于確保穩定的、更加可預測的研發和工藝流程。

針對生物大分子藥物研發和生產過程的篩選與質控，基于微流控技術的LabChip^® GXII Touch能夠對細胞培養液上清及純化后的抗體、融合蛋白的滴度、純度、糖基化程度、片段化及聚合、糖譜、電荷異質性等關鍵質量屬性進行快速、準確、可重復、自動化的定性定量分析，以及克隆構建過程中的DNA、RNA分析。每個樣品的分析時間耗時少至42秒，提供可以媲美傳統毛細管電泳的數據同時，通量增加70倍。

01 純度檢測

目前，監測蛋白質產品質量的方法包括SDS-PAGE、毛細管電泳（CE）和HPLC。SDS-PAGE勞動強度大，且難以實現自動化，在現代分析實驗室中已被基于CE的分析方法代替。CE和HPLC分析需要15-60分鐘/樣品分離時間，一定程度上限制了DOE研究。在過去的十幾年中，基于微流控的檢測方法廣泛應用于蛋白質的大小測定、定量和純度評估，因為它有效解決了SDS-PAGE、HPLC和CE方法的局限性。

圖1：Micochip與傳統CE-SDS方法的比較。還原單抗樣品同時利用 (A) LabChip^® 90和 (B) Proteomelab PA800進行分析

美國Amgen公司分析與制劑科學部門2008年在Electrophoresis雜志上發表的文章中^[1]，對使用LabChip技術篩選mAb產品質量屬性進行了研究。他們在還原和非還原條件下分析了來自CHO細胞培養上清粗提液的mAb和純化產物，所得分辨率和靈敏度與傳統CE-SDS相似，但分析速率要快大約70倍（42秒 vs 50分鐘/樣品，如圖1）。Amgen研發人員在該文章中使用HT Protein Express  assay對粗提樣品中的非糖基化重鏈（NGHC）進行定量分析，以測定高甘露糖的相對含量。他們最終得出結論，該實驗可為早期細胞培養篩選提供有價值的反饋。

微流控毛細管電泳方法用于單抗藥物生產質控和放行分析

美國GSK公司生物制藥分析科學部門2017年在Electrophoresis雜志上發表的文章中指出^[2]，他們已經成功將微流控毛細管電泳檢測方法貫穿應用在整個單克隆抗體產品開發和生產質控流程中，包括前期研發以及后期cGMP（現行藥品生產管理規范）放行和穩定性測試。整個實驗測試是在LabChip^® GXII Touch系統上采用HT Protein Express assay檢測完成。

LabChip^® GXII Touch系統檢測mAb樣本的還原以及非還原結果均符合DOE系統適應性以及樣本驗收標準，典型圖譜如圖2a和2b所示。

圖2a.還原樣品電泳圖-mAB1  圖2b.非還原樣品電泳圖-mAB1

高分辨率蛋白純度分析——進一步滿足生產質控的高要求

基于LabChip^® GXII Touch微流控平臺的Protein Clear HR assay是專為mAb研發和生產過程中的高分辨率蛋白純度分析而設計開發的，能夠可視化地檢測樣品中低至5ng/μL的雜質。它在Protein Express assay的基礎上，更加提升性能，使得樣本純度分析的重復性更上一層樓，可以進一步滿足生產質控的高要求。利用LabChip^® GXII Touch系統的分析能力和速度，以及IntelliChip的實驗參數自動反饋優化技術，您可以擁有無以倫比的通量和重現性，從而加速蛋白研發流程。

02 糖譜分析

糖基化等轉錄后修飾對于蛋白質功能有很重要的作用，它會影響治療性抗體的藥代動力學、藥效以及安全性等�？贵w生產過程中培養基、pH值、溫度等條件的變化都會影響糖基化的結構。因此，各家藥物生產商必須在研發和生產中不斷對糖型進行檢測分析。如果用傳統的HPLC，CE-LIF技術或者質譜技術來分析N-糖型，通常需要2-3天的時間來進行消化、標記和分析，而利用一體式的標準Profiler Pro Glycan試劑盒，在LabChip^® GXII Touch上實現高分辨率的分離檢測，96個樣品可以在不到6個小時之內完成。每個樣品檢測可在45秒內完成，且只需要8μL樣品。同時LabChip芯片和試劑盒適用于多次檢測，單次芯片制備最多可運行192個樣品。

圖3. 糖譜分析圖

03 電荷異質性分析

LabChip^® GXII Touch技術可用于鑒定相對于mAb主峰的堿性和酸性變體，其結果生成速度比常規IEX（離子交換色譜）和CZE（毛細管區帶電泳）快15倍，且能夠自動計算變體的相對百分比。更大的通量意味著您可優化使用寶貴的研究時間，使藥物更快進入到臨床。

圖4. LabChip^® GXII Touch荷電異質實驗（左圖）與傳統CZE實驗（右圖）的比較。堿性區的遷移快于主峰，而酸性區遷移則較慢。用戶可使用系統軟件工具“Expected Peak”命名各樣品峰，各變體的相對百分含量自動以表格形式顯示。

LabChip^® GXII Touch系統能快速分析蛋白樣品的純度、滴度、糖基化程度、糖譜分析、電荷異質性等多項關鍵質量屬性，為生物治療藥物研發和生產流程的各個環節提供快速分析和樣品質控。同時也該系統可以對DNA、RNA、Small RNA等核酸樣品進行片段分析及質控。

除了微流控平臺外，我們還可以利用多模式平臺，結合靈活、靈敏的HTRF和ALPHA等技術，針對抗體生產的原材料制備、轉染和抗體生產等多個環節提供高通量的質控解決方案。例如，靶向抗體的穩定性和聚集性檢測，我們一方面可以通過直接檢測抗體的自發熒光變化，研究尿素誘發的抗體變性過程^[3]，我們也可以利用ALPHA技術，配合抗熱的、特異識別構象表位的納米抗體開展抗體/蛋白復合物的熱穩定性研究^[4]。針對CHO等工具細胞株的一些重要污染指標，如dsRNA和HCP殘留等，我們則提供商業化的成熟解決方案^[5，6]