国外生物制品检验方法研究进展

1. 国外生物制品检验方法研究进展 王军志 中国药品生物制品检定所

2. 提纲 一.国际交流促进了质量标准研究与发展 二. 高端理化方法用于生物制品质量研究 三.新生物学活性测定方法的研究 四 .热源检测替代方法研究

3. 一. 国际交流促进了质量标准研究与发展 WHO 英国NIBSC 德国PEI 加拿大CBR 美国USP

4. 测量学（Metrology）： • 测量结论基础: • 方法验证（Validation） • 追溯（Traceablity） • 不确定性（Uncertainty） • 随着测量技术进步，新的分析测量手段应用于生物测量中，如: 芯片技术开发在基因水平对测序的评价方法。

5. 关于标准溯源（Traceablity Chain）： • 国际标准（SI） • NMI • 药典（Pharmacopoeias） • 协作标定实验室（Calibration Labs） • 常规测定实验室（Routine Measurement Labs）

6. Bio-measurements主要含义： 1. 采用生物学方法进行测量包括生物测定（Bioassays）、动物水平,细胞水平,分子水平的定量测定等。 2. 对生物制品本身结构特性的测定，如圆二色分析蛋白质、分子结合物表面共振分析等。 • 对于复杂的蛋白分子，理化测定方法虽然可以提供比较多的结构信息，但其不能完全反映蛋白质的高级结构。虽然生物学活性的测定值可信限范围比较大，但其作为特异的定量方法仍被广泛应用。 • 只有在理化结构的测定比较全面彻底，并且理化测定方法与生物学活性测定方法关系明确，同时生产工艺稳定时，理化方法才可以替代生物学活性测定方法。

7. 近年来随着新技术、新产品的出现，而使生物测量的含义不断得到充实和扩展：近年来随着新技术、新产品的出现，而使生物测量的含义不断得到充实和扩展： • 基因递送体系的发展（基因治疗） • 细胞治疗的发展（干细胞治疗） • 生物相似性概念的发展 NIBSC在生物测量中有三个比较突出的进展： • 免疫反应定量检测方法 • 将蛋白质组学技术用于疫苗的质量分析 • 生物测定终点法的合理发展（“Rational development of bioassay end-points.”）

8. 英国NIBSC重点研究方向： • 针对基因治疗载体的分析方法研究 • 干细胞分化状态下，抗原表达分析 • 治疗用糖蛋白生物活性与糖基化相关性研究 • 细胞因子治疗病人的抗体分析标准方法 • 采用定量、伦理方式改善及替代测定方法 • 以毒素效价为基础的毒性评价方法

9. NIBSC将蛋白组学在疫苗质量控制中的应用： • 以Meningococcal OMV vaccine为例， • 采用I-D SDS-PAGE电泳法，可以得到29条区带，采用质谱分析出40种蛋白多肽的序列。其中证明7种为关键抗原成份。 • 采用二维电泳法（2D-PAGE）发现152斑点，采用MS/MS法分离出74个多肽位段可以代表41个不同基因的产物。 • 采用2D-PAGE法分析两个企业同类产品，斑点数有显著差异。 • 免疫蛋白组学可以通过分析混合蛋白，研究哪些是有用，哪些是无用的，从而确定抗原保护成份。

10. Is the concept of a “biological” (not characterisable by physico-chemical means alone) still valid? Example: Complexity of vaccines Proteomics-based identification of antigenically-active components present in OMV Vaccines against Meningococcal group B disease

11. 生物测定终点法 • 以细胞早期分子变化测定为基础： • VEGF的生物学测定采用细胞内信号变化进行。q-PCR检测mRNA表达水平。通过IL-8mRNA诱导的VEGF活性测量。 • 通常采用抗病毒检测法测定β-干扰素活性需要3天，而q-PCR法8小时就可以达到目的。 • RNA可直接通过细胞裂解物测定，不需要纯化或酶处理。 • 生物测定终点法的发展（Bioassay end-point development）： • q-PCR方法可直接测定细胞早期的成份变化，可减少差异，改善灵敏度。 • 内源性mRNA的测定不需稳定感染细胞的传代，并作为基因检测的报告实例。 • 该技术可用于检测参考品和治疗产品效价，还可用于对更复杂材料（如血清）的诊断测定（中和抗体）。 • 提高生物测定速度，如q-PCR法与传统理化测定技术共用，可以在线监测产品质量。

12. 出访情况简介 • 访问时间：2009年5月3～7日 • 地点：渥太华，加拿大卫生部生物制品质量研究中心（Center for Biologics Research, CBR） • 人员:王军志 叶强 李长贵 • 内容：参加“中加生物制品质量控制 研讨会”并访问CBR

13. 参观CBR实验室

14. 与批签发部门的交流 • 疫苗批签发由生物制品评价中心的实验室承担 • 批签发实行分级管理，根据生物制品的种类、风险性进行评估，将其分为四个等级，如新疫苗和活疫苗为最高等级，除资料审核外，还需进行关键项目的实验室检测，最低等级的制品只进行资料审核。 • 分级管理是动态的

15. 对CBR研究特色的体会 • 生物/化学/分离方法的有机结合对生物制品结构和功能的相关性研究 • 以各种高技术分析方法对生物制品质量进行深入研究 • 新检测方法的研究---新颖性、实用性 • 对生物制品前沿领域的把握

16. 二. 高端理化方法用于生物制品 质量研究

17. 1.生物/化学/分离方法结合分析糖蛋白 单克隆抗体在不同供氧浓度时，采用HPAEC-PAD（高pH阴离 子交换色谱和脉冲电流检测仪）分析方法可以看到不同条件下 的单抗的结构差异

18. 1.生物/化学/分离方法结合分析制品质量 MALDI-QqTOF-MS分析 FACE分析 单克隆抗体在不同供氧浓度时，采用FACE（荧光辅助糖电泳） 质谱分析方法可以看到不同条件下的单抗的结构差异

19. 2.流感疫苗质量分析 应用NanoLC/MS方法分析同一企业三批流感疫苗的质量 红蓝绿代表三批制品

20. 2.流感疫苗质量分析 应用NanoLC/MS方法分析三个企业流感疫苗的质量

21. 3. EPO糖基化分析 EPO-α 不同企业的EPO通过毛细管电泳发现有不同的糖基化形态. 成品分析，能在高浓度保护剂存在时分析 EPO-β

22. 3.EPO糖基化分析

23. 4. NMR分析蛋白结构 = = = =

24. NMR分析GM-CSF结构

25. NMR分析rIFN-a2a结构 正确折叠图谱 非正确折叠图谱

26. 三, 新生物学活性测定方法的研究

27. 国外已上市HPV疫苗

28. 两种疫苗效力检测方法的比较(国外)

29. 效力检测方法的比较(国内)

30. 实验室操作培训：体外相对效力检测方法 (IVRP) • 参加人员分为三组，每两人配合完成试验 • 按照NIBSC修订的SOP进行操作 • 数据分析 • 使用CombiStats对数据进行统计学分析 • 该软件由 European Directorate for the Quality of Medicines & HealthCare (EDQM)研发 • 免费测试版： http://combistats.edqm.eu/site/combistats-635.html • Merck 方法. NIBSC 认可

31. 3. 干扰素效价测定新方法 1）传统抗病毒试验的缺点：时间长（＞4天）；变异系数CV值高（达50%）；每次试验须对病毒进行滴定； 2) 以前研究报道过的方法特点：细胞系不太稳定（15代）；检测范围窄； 3）新近研究报道的方法特点：更加简便、快速及较小变异。

32. 方法步骤 • 将干扰素激活反应元件（the Interferon Stimulation Response Element ，ISRE）插入人细胞系HEK293的染色体中. • ISRE: 干扰素受体, 报告基因荧光素酶和嘌呤耐药基因 • 复制细胞，筛选出最佳的细胞系 • 进行干扰素效价测定验证试验

33. 干扰素效价测定试验：简便&良好稳定性 步骤1 步骤2 将CBR细胞与IFN同时加入培养板后进行培养溶解细胞&读数 • CBR & McGill：按设计将干扰素反应元件(interferon response element)整合入染色体中的细胞 • 仅两步：将细胞与IFN同时加入培养板中，18 hr后，溶解细胞加入荧光素酶底物,直接进行读数

34. 3.新检测方法的研究－γIFN活性新方法 • 将IFN刺激应答组件插入到人传代细胞中，并携带报告基因，筛选高拷贝插入序列和传代稳定的细胞株，用于IFN活性检测 • 检测时间缩短为1天，重复性、变异性好，操作简单

35. 干扰素效价测定试验的特点 • 细胞具有良好稳定性，传至52代后无差异 1) P=0.3426, >>0.05 (对3个不同代进行比较) 2) CV=5.02% (好于预期可接受的20-30%的范围) • 基质（4批） 1) P=0.08 or > 0.05 2) CV=11.88% (好于 20-30%) • 操作人（3个） 1) CV=9-11.43% (individual – very good). 2) P=0.012, 3个操作人: 无差异. • 特异性：线性反应中，IFN均不与其他细胞因子 (TNF, GM-CSF, IL-2, IL-4, etc….up to 15 cytokines tested)反应。 • 复制数：5 per cell (18株克隆中有1株合适) • 样品来源：与产品标签相符合（人注射用） • 检测范围：0 – 3200 IU/mL （远大于其他报道过的方法） • 不同天数：无差异（CV=5.6%）

36. 新方法的优点: • 新方法较传统方法更加简便、快速、客观及具有更好稳定性。 • 对大量克隆细胞进行筛选与分析后，在18个子克隆中仅有1株适用于试验。 • CBR试验优于以前报道研究过的试验体系：如细胞更加稳定(56 passage vs. 15 passages) ,检测范围更宽等。

37. 干扰素测活新方法的研究(NICPBP) 技术路线 • 构建细胞株 293细胞中插入干扰素刺激 反应元件（ISRE ）用嘌呤 霉素稳定 • 实验步骤 铺板、加样 培养21h 加入Bright Glo luciferase reagent 读数

38. 干扰素测活新方法的研究

39. 干扰素测活新方法的研究 前期实验结果

40. 3.新检测方法的研究－百日咳残余毒素的研究 Substrate COLOUR HRP 百日咳毒素 (PTx) 百日咳类毒素 (PTd) HRP-secondary antibody pH 10.2 pH 7.4 Anti-PT antibody pH 7.4 PTx pH 10.2 N3-glycan Fetuin *Gomez et al. 2006 Anal Biochem 356:244-253

41. 四. 替代定量方法研究

42. 1, 流感病毒通用抗体 Influenza HA subtypes • 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (-) (+) 80 60 50 40 30 HA0 HA2 针对流感病毒血凝素的通用抗体

43. 1, 流感病毒通用抗体

44. 2. 单核细胞活化试验简介 • 单核细胞活化试验(the monocyte activation test ，MAT)为一种检测药品中炎性因子及热原污染物质的体外试验新方法。 • 依单核细胞来源不同可将该方法大致分为以下三类: ①人外周血单个核细胞（PBMNC）法 ②单核细胞系法（如THP-1、MM-6） ③人全血法

45. MAT法基本原理 IL-6 热原物质刺激单核细胞(如人外周血单个核细胞，PBMNC)后,导致其形态改变并释放某些能致机体发热的蛋白进入血液。因该类蛋白可引起机体体温升高，又将其称为内致热原，其成分主要为各类细胞因子(如IL-6 、IL-1β、TNF-α等)。

46. MAT法基本原理 • MAT法将热原物质、受试药品分别与单核细胞孵育，通过免疫化学分析法(如ELISA)检测与比较孵育体系中细胞因子的含量，反映药品中各类炎性因子及热原物质的污染情况。

47. 针对家兔热原检查法使用活体动物进行体内实验的问题，MAT法为一种不使用动物的体外实验方法针对家兔热原检查法使用活体动物进行体内实验的问题，MAT法为一种不使用动物的体外实验方法 针对细菌内毒素检查法只能特异性检测内毒素的问题，MAT法能检测出较多种类（包括内毒素与非内毒素来源）的热原物质 MAT法主要特点 Limulus crabs

48. 系列浓度内毒素标准品刺激PBMNC 分泌IL-6试验 IL-6 (pg/ml) Endotoxin concentration (EU/ml) ﹡The data from Robin Thorpe PhD., NIBSC.

49. 系列浓度受试药品（Contaminated Factor VIII）刺激PBMNC分泌IL-6试验

50. MAT （PBMC/IL-6）法用于检测内毒素及非内毒素来源热原物质 LPS (EU/ml) Samples negative in the rabbit pyrogen test & bacterial endotoxins test ﹡The data from Robin Thorpe PhD., NIBSC.