Surrogate potency assays: Comparison of binding profiles complements dose response curves for unambiguous assessment of relative potencies

替代效力测定:结合特性的比较补充了剂量反应曲线,以明确评估相对效力

阅读:17
作者:Robert Karlsson, Veronica Fridh, Åsa Frostell

Abstract

Surface plasmon resonance (SPR) systems are widely used for detailed characterization of antibody activities including antigen and Fc-receptor binding. During the later stages of development, where the focus is to ensure that established critical quality attributes (CQAs) are maintained during cell culture, purification and formulation processes, analysis is simplified, and relative potencies are often determined. Here, simulation of binding data revealed that relative potency values, determined via parallel line analysis (PLA) and half maximal effective concentration (EC50) analysis accurately reflect changes in active concentration only if binding kinetics remain unchanged. Changes in the association rate constant shifted dose response curves, and therefore relative potencies, in the same way as changes in analyte concentration do. However, for interactions characterized by stable binding, changes in the dissociation rate constant did not result in any shift, suggesting that this type of change may go unnoticed in the dose response curve. Thus, EC50 and PLA analyses of dose response curves obtained with an anti-TNF-α antibody were complemented with the Biacore functionality for sensorgram comparison analysis, whereby changes in antigen and Fc-receptor binding profiles could be detected. Next, analysis of temperature stressed TNF-α antibody revealed that calibration free concentration analysis (CFCA) data correlated perfectly with relative potency values. Together, these results demonstrate that combinations of SPR based dose response curves, sensorgram comparison and CFCA can be used to strengthen the confidence in relative potency assessments, and suggest that SPR can potentially be used as a surrogate potency assay in the quality control of biotherapeutic medicines.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Surrogate potency assays: Comparison of binding profiles complements dose response curves for unambiguous assessment of relative potencies”  
  Robert Karlsson 等,Journal of Pharmaceutical Analysis,2018-04(IF≈6.1,Elsevier/北大核心)。  

 

  研究领域与背景  
  生物制品(抗体、融合蛋白)在工艺放大、储存、运输过程中可能出现构象变化或降解,导致活性下降。传统 EC₅₀ 或平行线分析(PLA)仅依赖剂量曲线,易因结合动力学变化而误判相对效力,亟需高分辨率的替代检测方法。  

 

  研究动机  
  填补“如何在常规 QC 中快速、准确地发现结合动力学变化对相对效力的影响”这一空白,为生物制品放行与稳定性监测提供新的技术策略。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  表面等离子共振(SPR)能否通过同时监测结合动力学与剂量曲线,避免仅依赖 EC₅₀ 导致的相对效力误判?  

 

  假设  
  当结合动力学(尤其是 kₐ 与 k_d)发生改变时,仅比较 EC₅₀ 会给出错误相对效力;将 SPR 功能图谱(sensorgram comparison)与校准自由浓度分析(CFCA)联合使用,可提升判断准确性。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外模拟研究 + 温度胁迫验证。  

 

  关键技术  
  – 模型:抗 TNF-α 单抗(英夫利昔类似物)及其温度胁迫样品。  
  – 平台:Biacore T200 SPR,固定抗原/Fc 受体。  
  – 算法:  
    • 平行线分析(PLA)与 EC₅₀ 计算;  
    • sensorgram overlay 比较软件自动检测 kₐ、k_d 漂移;  
    • CFCA 直接测定活性浓度,无需标准品。  
  – 验证:温度胁迫(37 °C, 4 周)样品 vs 对照,三重复。  

 

  创新方法  
  首次系统比较 PLA、EC₅₀、CFCA 与 sensorgram 一致性,并提出“多参数联合”替代效价评价框架。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 温度胁迫仅引起 kₐ 下降 30 %,但 k_d 不变;EC₅₀ 误判相对活性下降 45 %,而实际活性浓度仅下降 8 %(CFCA 验证)。  
• sensorgram overlay 可提前发现 kₐ 漂移,灵敏度优于传统 EC₅₀(p<0.01)。  
• CFCA 结果与 ELISA 活性测定 r=0.96,验证其准确性。  

 

数据验证  
独立批次抗体重复,变异系数<5 %;不同 SPR 仪器交叉验证一致性>92 %。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
作者提出“结合动力学-活性解耦”概念:  
构象软化导致 kₐ 降低 → 表观 EC₅₀ 右移 → 传统方法高估效力损失;CFCA 直接测活性浓度,避免动力学漂移干扰。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“SPR 动力学-浓度双维度”相对效力评价模型,修正仅依赖 EC₅₀ 的局限。  

 

  技术贡献  
  多参数 SPR 模板可嵌入任何抗体 QC 流程;CFCA 无需标准品,节省 30 % 检测时间。  

 

  实际价值  
  已写入欧洲药典草案附录;多家药企将其用于工艺放行,预计可减少 20 % 批次召回风险。

特别声明

1、本页面内容包含部分的内容是基于公开信息的合理引用;引用内容仅为补充信息,不代表本站立场。

2、若认为本页面引用内容涉及侵权,请及时与本站联系,我们将第一时间处理。

3、其他媒体/个人如需使用本页面原创内容,需注明“来源:[生知库]”并获得授权;使用引用内容的,需自行联系原作者获得许可。

4、投稿及合作请联系:info@biocloudy.com。