宿主細胞蛋白 (Host cell protein, HCP) 是宿主細胞 (CHO, HEK293, E.coli, Sf9等) 生產或編碼產生的非目標蛋白，是生物藥物中過程相關雜質的主要組成部分，雖然絕大多數宿主細胞蛋白（大于99%）均在下游工藝中被去除，但仍可能有少量HCP殘留與藥物產品共純化，其中有些殘留蛋白被認為是高風險HCPs, 可能具有免疫原性、生物活性或酶活性，或有可能降解產品分子或輔料，對藥物質量和安全性產生重要影響，因此這類高風險HCPs是制藥企業和監管機構關注的重點。
如何讓宿主細胞蛋白（HCP）殘留的分析更加高效且可靠
中國倉鼠卵巢細胞CHO表達系統一直是單抗等生物技術藥物生產中常用的哺乳動物表達系統之一，因為它能夠生產類似于人類產生的翻譯后修飾的復雜蛋白質。對CHO細胞培養液的下游純化通常包括蛋白A親和層析，然后是精純步驟以進一步去除聚集物、電荷變體、HCP和宿主細胞DNA。在純化過程中絕大多數HCP被清除，但可能有一些HCP由于以下兩種方式“逃脫"清除：
1、HCP具與產品特異性或非特異性結合的能力并在工藝過程中被攜帶；
2、HCP有與蛋白A色譜填料相互作用的能力，導致其與產品共同洗脫。
如何讓宿主細胞蛋白（HCP）殘留的分析更加高效且可靠
HCP危害與分類
HCP的潛在風險受多種因素影響，包括藥物適應癥、給藥途徑、給藥頻率、每個給藥劑量的HCP數量、病人群體、HCP與人類對應物的同源性，以及先前的非臨床和/或臨床經驗。
HCP對產品質量、安全性和有效性的潛在影響：
免疫原性：抗藥抗體，誘導細胞因子產生等
效價：蛋白聚集或降解
穩定性：脂肪酶降解輔料
安全性：與內源蛋白相互作用，類免疫佐劑作用

BPDG HCP工作小組基于單個HCP與產品共純化的能力、在下游工藝中出現的頻率、其改變或降解藥物/輔料的能力，以及潛在的免疫原性將高風險HCP的影響分為四大類：
1）產品質量，2）制劑，3）對人體的直接生物學功能，以及4）免疫原性。
如何讓宿主細胞蛋白（HCP）殘留的分析更加高效且可靠
目前有多種方法可以識別和定量藥物開發過程中存在的全部和個別特定HCP的水平。每種方法都有自己的優點和缺點。可按照以下綜合分析策略，正確測量已知的HCP雜質，如果確定為高風險的HCP，則制定控制策略以監測和/或消除這些雜質。
01 通過免疫測定法（如ELISA）測量總HCP，是確定殘留HCP水平以指導工藝開發以及支持GMP批次放行檢測的主要工作手段。開發總HCP免疫測定法所需的關鍵試劑應經過詳細的表征。
02 應使用額外的正交方法，如2D凝膠電泳/Western，和/或抗體親和提取（Antibody Affinity Extraction，AAE）后進行質譜分析，評估關鍵抗體試劑對工藝特定HCP的覆蓋率。
03 總HCP 免疫測定應常規進行，以確定工藝樣品中HCP的水平。
04 建議采用正交方法，如質譜和/或額外的單個HCP檢測方法，以確保產品純度，特別是當免疫測定檢測到總HCP水平升高、觀察到稀釋非線性或觀察到產品質量影響時。
05 如果個別HCP被確認并被認為是潛在的高風險：
a、可能需要開發一種特定的免疫測定法以監測已知的雜質，或開發一種有針對性的質譜分析方法，以更好地了解HCP的水平及其潛在影響。
b、如果確定的雜質具有酶活性，可以開發一種活性測定法以指導工藝和產品開發，監測、去除和/或滅活該蛋白質。
c、通過in silico方法進行免疫原性評估，如果預測表明免疫原性風險很高，可以進行體外比較免疫原性評估（IVCIA）。
d、毒理學研究評估臨床風險。
用于總HCP定性和定量分析的方法主要是免疫測定法，通常使用一種或多種ELISA方法進行檢測。但是傳統ELISA具有以下局限：
?多個孵育和洗滌步驟，需要大量的動手操作和分析時間，樣品檢測通量非常有限；
?動態范圍很窄（±100 ng/mL），在下游工藝研究期間需要進行大量的重復檢測；
?樣品和試劑消耗量大，這對特定低水平HCP的檢測來說是一個挑戰，因為要從藥物物質中產生足夠的HCP是非常困難的。這使得ELISA在滿足下游工藝開發團隊日益增長的速度、通量和樣品量消耗等方面出現瓶頸。
所以，目前已經有越來越多的制藥企業轉向了有助于提高通量和加快周轉速度的高通量免疫分析平臺如Gyros公司的Gyrolab?全自動免疫分析平臺，Gyrolab技術利用鏈霉親和素包被的微珠捕獲生物素化的捕獲試劑，樣品與捕獲試劑結合后用熒光標記的檢測試劑檢測結合的樣品。這種在親和柱上以流穿模式（Flow-through）進行的免疫測定非常快速并且不需要孵育時間，與傳統ELISA相比大大減少了完成分析所需的時間以及樣品和試劑量的消耗。全自動化控制運行使Gyrolab檢測具有優良的可重復性。
因此，Gyrolab自動化的高通量分析方法能夠為工藝開發和QC放行檢測中的HCP分析提供有效的支持：
快速的分析周轉效率；
出色的檢測通量；
數據質量可靠，結果可重復性高。
總體上，這種方法可提高生物分析部門的效率，大大減少手工操作時間，除去因稀釋錯誤或人為操作誤差導致的重測要求，并大幅提高分析結果的產量、質量和可重復性。
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