生物藥包括，基因治療藥物、RNA藥物、ADC、抗體和融合蛋白、細胞藥物等。

與傳統藥物比，生物藥結構復雜，包含具有生物活性的大分子，如基因、蛋白、細胞、核酸等。

由于結構復雜且具有生物活性，因此生物藥對各種壓力因素非常敏感性，在開發過程以及儲存期間會出現各種穩定性的問題。

對于生物藥的分類貌似還有點不統一，歡迎大家閱讀我們之前的文章。

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基因治療藥物

基因療法使用DNA重組和基因克隆技術直接修復或替代導致疾病的基因。

裸核酸容易被核酸酶降解，且不會被細胞攝取，并可能觸發免疫反應。因此需要通過載體來將遺傳物質有效、安全地轉移到宿主細胞中。

基因藥物主要通過病毒載體來遞送。常用的載體包括，逆轉錄病毒、腺病毒、腺相關病毒、慢病毒和單純皰疹病毒等，每種病毒都有不同的特征。

基因治療相關穩定性問題

聚集，由于溫度、pH值等因素造成的。病毒載體在這些壓力因素下，聚集成大的顆粒，無法有效進入宿主細胞，從而降低治療效果。

另外，病毒載體的聚集會導致引起患者的免疫反應。

吸附，是病毒載體在制造和儲存過程中，在包材、純化介質和容器表面的吸附，吸附可導致病毒載體的構象變化，從而損害病毒載體的完整性和感染率。

脫酰胺、氧化和水解，是顯著影響基因治療產品穩定性的因素。

脫酰胺是最常見的翻譯后修飾，可影響載體的結構完整性，導致有效性降低，并可能導致免疫原性改變。蛋白的脫氨可能會向免疫系統呈現特殊表位，從而導致意外的免疫反應。

氧化會增強活性氧的產生，破壞病毒蛋白并影響其穩定性和功能。水解還會影響衣殼的穩定性，并導致遺傳物質在到達靶細胞前過早釋放，降低治療效率。

凍融，也對基因治療使用的載體的穩定性構成重大挑戰。可導致衣殼破裂、DNA釋放和聚集，損害載體結構完整，增加未包膜DNA釋放風險。

剪切力，是流體對載體施加的力，可引起剪切力的步驟包括攪動、曝氣、連續放氣及用于研究細胞反應的少數微流體平臺。最終導致病毒衣殼聚集或變性，損害衣殼穩定性和轉導效率。

溫度，在載體的穩定性中至關重要，高溫和低溫都會影響載體穩定性。

溫度的變化會顯著影響載體的活性。從制造到運輸，冷凍的基因治療載體暴露在環境溫度下會導致嚴重的熱沖擊，這可能使病毒衣殼變性和不穩定，從而導致感染性喪失。

制造過程中的熱敏性會降低終產品的產量和效力。

解決策略

輔料。在各種病毒載體中添加輔料對解決穩定性問題至關重要。有幾種類型的賦形劑用于制備基因遞送產品，如糖、多元醇、明膠、氨基酸、甘油和表面活性劑。

凍干，是從生物制品中去除水分，使其穩定而不改變功能，從而提供長期儲存穩定性。

生物材料，在解決基于病毒的基因遞送產品的穩定性問題方面也發揮著重要作用。它們保護病毒載體不引發免疫反應，從而提高遞送效率。

細胞治療的穩定性

通常，細胞療法藥物以液體或冷凍形式的可注射混懸液給藥。

對細胞治療來說，穩定性，特別是開發和保質期期間保持細胞活力是一個巨大的挑戰。

細胞治療產品在極低的溫度下冷凍儲存，在此過程中，細胞的完整性可能會受破壞。添加冷凍保護劑可以通過玻璃化機制保持細胞完整性。

另外，細胞藥物的制劑中包含不同的賦形劑，如緩沖液、鹽、聚合物、蛋白質和防腐劑，以保持穩定性或提供生理滲透壓。

細胞治療產品的運輸和處理過程中也可能發生不穩定。使用非常規原材料，壓縮制造時間，可以解決這一問題。

mRNA藥物

mRNA的高效遞送是mRNA藥物的療法中的一個重大挑戰。

LNP是廣泛使用的載體，但盡管有其優點，LNP存在耐熱性和靶標特異性問題。現在的解決方案是優化LNP組成，以提高持久性，同時不影響 mRNA完整。

開發更穩定和特異性的靶向遞送系統在增加mRNA藥物在臨床應用中的使用方面發揮著重要作用。

除了遞送系統的穩定性之外，mRNA本身的穩定性和翻譯效率也受到幾種關鍵結構修飾的高度影響，包括 5' 帽、poly（A） 尾、內部核苷酸替換以及二級結構優化，這些修飾在保護 mRNA 免受降解、增強蛋白質翻譯并最終優化 mRNA 的治療潛力方面起著至關重要的作用。

對于穩定的mRNA的設計，密碼子優化對通過翻譯mRNA提高穩定性和蛋白合成非常重要。

密碼子優化提高了 mRNA 的穩定性，減少了翻譯錯誤的機會。它還修飾 mRNA的二級結構，避免不穩定折疊。此外，它保證了有效的翻譯率，促進了適當的共翻譯蛋白質折疊，從而提高了蛋白質的穩定性和活性。

單克隆抗體藥物

構象不穩定性

聚集是天然和折疊蛋白質組裝成大分子的過程中，二三節結構被破壞導致的，因此，構象不穩定性是蛋白質聚集的“始作俑者”

溫度應力、暴露于疏水環境和pH值變化均會導致構想不穩定。

靜脈或皮下制劑中蛋白濃度高，界面間的表面張力，將影響構象穩定性。單抗更容易因水解和脫酰胺的化學降解而發生構象變化。

膠體不穩定性

膠體不穩定性是由于蛋白-蛋白相互作用導致聚集和相分離而發生的。

疏水性或范德華力等靜電排斥力和吸引力之間的平衡對于維持制劑中抗體的膠體穩定性至關重要。

高濃度制劑更會產生膠體不穩定性，單個抗體分子被迫進入更小的空間，縮短了分子間距離，這種穩定性會直接影響抗體的皮下遞送。

pH調節劑和離子也會影響膠體不穩定性。較低的pH會影響抗體的表面電荷，從而減少靜電排斥，促進膠體不穩定性。

鹽會影響配方中的離子強度，鹽可通過改變抗體-溶劑體系的特性（霍夫邁斯特效應）和限制靜電相互作用（Debye-Hückel效應）來影響物理穩定性。

克服這些不穩定挑戰的方法

緩沖劑。緩沖液成分是維持單抗制劑中pH和離子平衡的關鍵因素。緩緩沖液組分在水合后吸附在抗體表面，促進靜電穩定。

除此外，緩沖液組分通過促進組分結合和質子轉移起到偽底物的作用。

表面活性劑。單抗在液-氣和液-液界面的界面吸附可能會誘導結構變形，從而導致不希望的膠體和構象不穩定。

表面活性劑與暴露的疏水區域接觸，抑制蛋白質在溶液中和空氣/水界面的吸收。

表面活性劑穩定機制還包括在玻璃表面形成保護層，防止與樣品瓶表面的相互作用。

粘度調節劑。高濃度單抗制劑具有高度的分子間結合潛力。與帶電分子的靜電、疏水相互作用將導致這些不穩定性。

為穩定蛋白質，必須控制粘度修飾賦形劑與抗體蛋白的比例。

融合蛋白的穩定性問題

融合蛋白是兩個或多個不同蛋白連接成一條多肽鏈而改造的雜交蛋白。典型的例子是Fc融合蛋白，它將抗體的Fc區與另一種蛋白質（如酶或受體）相關聯。

聚集，融合蛋白包含多個具有不同理化性質的結構。不同結構的融合會顯著破壞蛋白的折疊模式。

消除聚集的有效方法之一是在制備融合蛋白的同時對穩定肽進行基因融合，因為這些肽可以保持適當的折疊并掩蓋疏水區域，從而減少聚集。

添加合適的糖類（如海藻糖、甘露醇）或氨基酸（如甘氨酸）有助于通過形成保護層來穩定蛋白質的結構一致性。

蛋白水解降解，通過柔性Linker連接的融合蛋白對蛋白水解降解更敏感，會導致功能蛋白質丟失。

在宿主細胞生產過程中，融合蛋白可能是內源性蛋白酶的主要靶標。融合蛋白中的不當折疊使其更容易被泛素-蛋白酶體系統降解。

利用缺乏或降低特異性蛋白酶活性的轉基因宿主細胞可以成為減少蛋白水解損傷的一種方法。在細胞培養過程中添加蛋白酶抑制劑（如 MG132）也將通過抑制宿主細胞來源的蛋白酶來防止降解。突變融合蛋白中已知蛋白酶的識別位點可以防止降解，從而提供融合蛋白的結構穩定性。

儲存不穩定性，在儲存過程中，由于多次凍融循環、溫度波動和不適當的緩沖條件，融合蛋白（尤其是液體制劑中的融合蛋白）不穩定。

這會導致隨著時間的推移去折疊、聚集或降解，從而導致蛋白質功效的損失。

凍干是解決這些不穩定問題的有效方法。去除水分可降低微生物生長和降解的風險。利用甘露醇、蔗糖或海藻糖等各種冷凍保護劑為制劑提供保護性玻璃狀基質，可以進一步增強穩定性。

ADC藥物的穩定性問題

膠體不穩定性是ADC自聚集的屬性之一，其凈電荷、pI和局部電荷分布會發生變化。

當與Linker和有效載荷交聯時，可以改變蛋白質表面的天然電荷。這些因素降低了抗體在水中的溶解度，增加了配方的粘度。

偶聯后相鄰ADC間的排斥力會降低，也會弄影響長期穩定性。

化學穩定性對于維持ADC功效也至關重要。第一代ADC的穩定性較差，這些ADC的受Linker和毒素的偶聯化學性質以及偶聯位點的影響。

為了緩解這些問題，開發了第二代 ADC，實現藥物的進均一性并保持Linker-有效載荷的疏水性。

有效載荷的穩定性。有效載荷的疏水性和電荷會影響ADC在合成和儲存過程中的穩定性。

Linker的穩定性。Linker是細胞毒性有效載荷與抗體結合，確保ADC的穩定性，促進有效載荷在腫瘤細胞內的靶向釋放。

Linker的疏水性會導致ADC在體內的腎臟清除速度更快。此外，通過加入疏水

通過修飾Linker和開發新型Linker可以實現相關穩定性問題的解決。

偶聯位點的穩定性。結構和穩定性可以與維持 ADC 固有強度的偶聯位點相關。

消除孤立的鏈間二硫鍵會導致構象穩定性的顯著降低。

抗體糖化位點的偶聯策略可能會提高動物模型中ADC的體內療效和強度。此外，熱穩定性受位點特異性偶聯的影響。

改變抗體的分子性質可以通過減少蛋白質化學降解的熱點來提高 ADC 的穩定性。如前所述，位點特異性偶聯仍然是克服不穩定性的開創性方法。