MONOKLONALE ANTIKÖRPER
Zweikolonnen-Protein-A-Einfang für die mAb-Herstellung. Beladen Sie Protein A bis zu seiner tatsächlichen Kapazität – und halten Sie sie dort, Zyklus für Zyklus. Von Bristol Myers Squibb vom Labor- bis zum GMP-Produktionsmaßstab bei 100× Scale-up validiert: 2,5× Produktivität | 92 % Harzausnutzung (vs. 67 % Batch) | 50 % weniger Puffer | ≥94 % Ausbeute (entspricht Batch)
Quelle: Angelo et al., BioProcess International 2018; Müller-Späth et al., Biotechnol. Bioeng. 2019 (Bristol Myers Squibb)
Monoklonale Antikörper dominieren den biopharmazeutischen Markt — mit über 100 zugelassenen Produkten, einer schnell wachsenden Biosimilar-Welle und sich ausweitenden Next-Generation-Formaten (Bispezifika, ADCs, Fc-Fusionsproteine). Die Downstream-Reinigung muss Schritt halten.
Der Protein-A-Affinitäts-Capture-Schritt ist das Fundament der mAb-Downstream-Prozessierung — doch konventionelle Batch-Chromatographie ist von Natur aus ineffizient. Säulen werden konservativ nur bis 50–70 % der dynamischen Bindekapazität des Harzes beladen, wodurch teures Protein-A-Harz ungenutzt bleibt. Lange, sequenzielle Zykluszeiten (Beladen → Waschen → Eluieren → Regenerieren → Re-Äquilibrieren) erzeugen Leerlaufzeiten der Säule, begrenzen den Durchsatz und vergrößern den Anlagen-Footprint.
Da Zellkultur-Titer inzwischen routinemäßig über 5–15 g/L liegen und Perfusionsbioreaktoren eine kontinuierliche Feed-Verarbeitung erfordern, ist der Batch-Capture-Schritt der geschwindigkeitsbestimmende Engpass in der modernen mAb-Herstellung.
CaptureSMB® ist ein optimierter Zweikolonnen-Prozess im periodic countercurrent (PCC)-Betrieb für die kontinuierliche Protein-A-Capture von monoklonalen Antikörpern und Antikörpervarianten. Zwei identische Säulen arbeiten in koordinierten, miteinander verbundenen und parallelen Phasen — und maximieren die Harzausnutzung, indem sicher deutlich über den Breakthrough-Punkt hinaus beladen wird, während die zweite Säule jedes durchbrechende Produkt auffängt. Das Ergebnis: 2,5× höhere Produktivität (von BMS gezeigt), 92 % Harzausnutzung (vs. 67 % Batch) und 50 % Pufferersparnis gegenüber Batch.
Die dynamische Prozessregelung AutomAb® nutzt In-line-UV-Sensoren an jedem Säulenausgang, um die Breakthrough-Kurve in Echtzeit zu überwachen, und passt die Dauer der verbundenen Beladung automatisch an, um Feed-Titer-Variabilität, Säulenalterung und Batch-zu-Batch-Variation zu kompensieren — für eine robuste, unbeaufsichtigte 24/7-Kontinuierlich-Capture.
Gleiches Harz. Gleiche Puffer. Überlegene Performance. CaptureSMB funktioniert mit allen gängigen Protein-A-Harzen — MabSelect SuRe, MabSelect PrismA, Amsphere und weiteren — und verwendet Ihre bestehenden Wasch-, Elutions-, Regenerations- und CIP-Puffer unverändert. Ihre aktuellen Batch-Bedingungen sind der Ausgangspunkt; CaptureSMB® wird darauf aufbauend entwickelt. Es werden nur zwei Säulen benötigt — die einfachste verfügbare PCC-Konfiguration.
Produktivitätssteigerung
8,4 → 26,5 g/L/h
Harzausnutzung
vs. 67 % Batch
Pufferreduktion
0,73 → 0,34 L/g
Ausbeute beibehalten
Konsistent in beiden Maßstäben
Kontinuierlicher Betrieb
Perfusionsbereit
Scale-up validiert
CUBE → TWIN (BMS)
| Parameter | Batch Protein-A-Capture | CaptureSMB® mit AutomAb® |
|---|---|---|
| Harzausnutzung (DBC) | 67 % — konservative Beladung zur Vermeidung von Breakthrough | 92 % — sicheres Überladen mit Capture durch die zweite Säule |
| Produktivität | 8,4 g/L/h — begrenzt durch sequenzielle Zykluszeiten und Leerlauf | 26,5 g/L/h — 2,5× höher, kontinuierliche Beladung eliminiert Leerlauf |
| Pufferverbrauch | 0,73 L/g — große Säulenvolumina treiben den Pufferbedarf | 0,34 L/g — 50 % Reduktion durch kleinere Säulen |
| Produktausbeute | ≥94 % typisch | ≥94 % — entspricht Batch |
| Produktqualität (HCP, Agg, DNA) | HCP 447 ppm, HMW 3,0 % | Vergleichbar — HCP 500 ppm, HMW 2,9 % |
| Empfindlichkeit gegenüber Feed-Titer | Konservatives Timing — erfordert feste Ladevolumina | AutomAb® passt dynamisch an Titer-Variabilität an |
| Säulenalterung | Feste Ladeparameter, Performance nimmt über die Lebensdauer ab | AutomAb® kompensiert Kapazitätsverlust in Echtzeit |
| Perfusionskompatibilität | Batch-Takt passt nicht zur kontinuierlichen Feed-Zufuhr | Ideal — kontinuierliche Beladung passt direkt zur Perfusionsausbeute |
| Hardware-Komplexität | Eine Säule, einfach | Zwei Säulen — einfachste PCC-Konfiguration |
| Prozesskontrolle | Manuelle Überwachung oder timerbasiert | Automatisierte UV-basierte PAT (AutomAb®) |
| Stationäre Phase / Puffer | Standard Protein A | Gleich — keine Änderung erforderlich |
CaptureSMB® liefert 2,5× höhere Protein-A-Capture-Produktivität für alle IgG-Subtypen bei gleichzeitiger Beibehaltung von ≥94 % Ausbeute und vergleichbarer Produktqualität (HCP, Aggregate, DNA). Bei 100× Maßstab von Bristol Myers Squibb über mehrere Moleküle hinweg validiert.
Biosimilar-Hersteller stehen unter starkem Kostendruck. Die 2,5× höhere Produktivität und 50 % Pufferersparnis von CaptureSMB senken die Herstellungskosten (Cost of Goods) direkt — ein entscheidender Wettbewerbsvorteil im Biosimilar-Markt, in dem Differenzierung über Fertigungseffizienz erfolgt.
Bispezifische Formate bringen besondere Downstream-Herausforderungen mit sich (Entfernung von Homodimeren, Ladungsvarianten). CaptureSMB® maximiert die Effizienz des Capture-Schritts und schafft Kapazität für die komplexeren erforderlichen Polishing-Schritte. MCSGP Continuous Polishing auf derselben Contichrom-Plattform kann zudem eng verwandte bispezifische Varianten weiter auflösen.
Antikörperfragmente können über Protein L, Protein A (für Fc-haltige Fragmente) oder kundenspezifische Affinitätsharze gecaptured werden. CaptureSMB® wurde für die Capture von F(ab‘)₂-Fragmenten mit Protein L (KappaSelect) im Zweikolonnen-Gegenstrommodus (Ulmer et al. 2015) demonstriert und liefert die gleichen Produktivitäts- und Harzausnutzungsgewinne wie bei vollständigen mAbs.
Fc-Fusionsproteine (z. B. Etanercept, Abatacept) werden über Protein-A-Affinität gecaptured. Die kontinuierliche Capture mit CaptureSMB® lässt sich direkt anwenden — und maximiert Harzausnutzung und Durchsatz für diese wachsende Wirkstoffklasse.
Der kontinuierliche Belademodus von CaptureSMB ist ideal auf die Ausbeute von Perfusionsbioreaktoren abgestimmt. Durch die direkte Kopplung von CaptureSMB® an die Bioreaktor-Ernte erreichen Hersteller eine echte End-to-End-kontinuierliche Bioproduktion — mit geringerem Anlagen-Footprint, ohne große Ernte-Haltetanks und mit kürzerer Produktionskadenz.
Für Trennungen von Ladungsvarianten, Aggregaten oder Fragmenten, die ein Gradienten-Polishing erfordern (CEX, HIC), eliminiert MCSGP Continuous Polishing auf derselben Contichrom-Plattform den Reinheits-Ausbeute-Kompromiss — und erhöht die Polishing-Ausbeute bei gleichzeitiger Einhaltung der Ziel-CQA-Spezifikationen (Müller-Späth et al. 2008, 2010).
Bereit, Ihren mAb-Reinigungsprozess zu intensivieren?
„AutomAb ist eine UV-basierte Methode zur dynamischen Prozesssteuerung, um den CaptureSMB-Prozess bei abnehmender Bindekapazität des Chromatographiemediums oder bei Änderungen der Konzentration der Produktverbindung im Feed anzupassen.“
CaptureSMB ist ein Zweisäulen-PCC-Verfahren, das zur kontinuierlichen Aufreinigung von monoklonalen Antikörpern (mAbs) und Antikörperfragmenten mittels Affinitätsharzen wie Protein A und Protein L eingesetzt wird.
Ein umfassender Überblick über kontinuierliche Chromatographietechnologien für das Downstream-Processing von Biotherapeutika, mit detaillierter Analyse der MCSGP-Prinzipien, Anwendungen und des zukünftigen Potenzials.
Systematische Design-Space-Analyse zum Vergleich von Batch- und MCSGP-Prozessen zur Aggregatentfernung etabliert Robustheitsmetriken für kontinuierliche Polishing-Operationen.
Ein kontinuierliches Verfahren zur Fab-Fragment-Produktion durch enzymatischen IgG-Verdau integriert den Upstream-Verdau mit der MCSGP-Aufreinigung.
