Zwei Schritte. Ein Prozess. Kontinuierliche Aufreinigung rekombinanter Proteine.

CaptureSMB wurde für das kontinuierliche Capture von F(ab‘)₂-Fragmenten unter Verwendung von Protein-L-Harz (KappaSelect / Capto L) im Zwei-Säulen-Gegenstrom-Beladungsmodus demonstriert – eine direkte Lösung für die hohen Kosten von Protein-L-Harz im Vergleich zu Protein A.

Ergebnisse vs. Batch:

• Beladung (g/L Harz): Um 64 % gesteigert
• Harzkosteneinsparungen: >30 % – durch drastisch verbesserte Harzauslastung
• Produktivität 1,9× höher als im Batch
• Pufferverbrauch: Um 54 % reduziert
• Produktkonzentration im Eluat: 2,2× höher als bei Batch-Beladung
• Ausbeute: auf hohem Niveau gehalten, vergleichbar mit Batch
• Prinzip direkt anwendbar auf jedes κ-Leichtkettenfragment, scFv oder andere Protein-L-bindende Scaffolds

Quelle: Ulmer, N. et al. BioProcess International (2015)

Ein modellgestützter Ansatz zur Prozesscharakterisierung und regulatorischen Validierung von CaptureSMB wurde veröffentlicht – speziell entwickelt zur Unterstützung von FDA/EMA-Einreichungen für kontinuierliche Capture-Prozesse. Der Ansatz nutzt ein kalibriertes mechanistisches Modell zur Identifizierung und Prüfung kritischer Prozessparameter (CPPs), was den experimentellen Aufwand für statistische Versuchsplanung (DoE) reduziert und gleichzeitig ein überlegenes Prozessverständnis liefert.

Wichtige Details:

• Modell reduzierte den experimentellen Aufwand um ca. 87 % gegenüber einer vollständigen DoE (10 modellselektierte Läufe gegenüber 77, die beim CCD-Ansatz erforderlich wären)
• Nur 22 von 77 DoE-Läufen waren experimentell machbar; alle 10 modellselektierten Läufe waren sowohl machbar als auch optimal
• CQAs zeigten innerhalb des charakterisierten Bereichs keine Abhängigkeit von den CaptureSMB-Beladungsparametern
• Bietet einen wissenschaftlich begründeten regulatorischen Fahrplan für die Einreichung der FDA-Prozessvalidierung

Quelle: Baur, D. et al., Biotechnol. Bioeng. 116(1), 87–98 (2019). DOI: 10.1002/bit.26849

CaptureSMB wurde im vollen GMP-Produktionsmaßstab von Bristol Myers Squibb für das Protein-A-mAb-Capture validiert – mit einer 2,5-fach höheren Produktivität, 92 % Harzauslastung, 50 % Pufferersparnis, ≥ 94 % Ausbeute und erfolgreichem 100-fachen Scale-up. → Siehe vollständige CaptureSMB Scale-up-Daten und BMS-Ergebnisse auf der Seite für mAbs & Antikörpervarianten

In Zusammenarbeit mit Bristol-Myers Squibb wurde ein MCSGP-Polishing-Prozess entwickelt und eine detaillierte Analyse der Herstellungskosten (COG) für ein industriell relevantes PEGyliertes Protein durchgeführt – unter Verwendung eines ContiChrom CUBE 30 mit Q Sepharose FF Anionenaustauschharz.

Ergebnisse vs. Batch (98 % Zielreinheitsspezifikation):

• Ausbeute gesteigert von 73,1 % → 79,1 % (+8,2 Prozentpunkte)
• Produktivität: 1,32 g/L/h (+17,8 % vs. Batch mit 1,12 g/L/h)
• Process Mass Intensity (PMI): reduziert von 12,6 → 10,7 L/kg (−15 %)
• MCSGP-Szenario „Shortened Cadence“: niedrigste Gesamt-COG unter allen getesteten Szenarien
• Puffer-COG in allen fünf MCSGP-Fertigungsszenarien niedriger als im Batch
• Kampagnenplanung: 2-Tage-Zeitfenster gegenüber 3 Tagen bei Batch (gleiche Losgröße)

Mit Dual-Slope-Elution (fortgeschrittenes MCSGP):

• Ausbeute weiter gesteigert auf 93,0–95,9 % – ein Gewinn von +20–23 Prozentpunkten gegenüber dem Batch-Maximum (73 %)
• Der Dual-Slope-Gradient komprimiert das P/S-Recyclingvolumen und gewinnt Produkt zurück, das zuvor in der Strip-Phase verloren ging.

Quellen: Kim et al., J. Chromatogr. A 1681 (2022) 463487 · Kim et al., J. Chromatogr. A 1692 (2023) 463868

Ein systematisches MCSGP-Designverfahren wurde an PEGyliertem Lysozym demonstriert – einem weit verbreiteten Modellsystem für PEGylierte Biopharmazeutika – unter Verwendung von Eshmuno CPX Kationenaustauschharz auf einem ContiChrom CUBE-System.

Ergebnisse vs. Batch (80 % Reinheitsspezifikation):

• Ausbeute: 93,1 % vs. 79,6 % Batch (+13,5 Prozentpunkte)
• Produktivität: 4,30 g/L/h vs. 4,21 g/L/h Batch
• Die MCSGP-Pareto-Front verschob sich vollständig auf ≥ 93 % Ausbeute bei gleichwertiger Reinheit

Die Studie etablierte einen übertragbaren Design-Workflow: Zuerst Batch-Parameter optimieren (Beladungszeit, Elutionsfenster) → den MCSGP-Prozess direkt aus diesen Bedingungen aufbauen.

Quelle: Kim et al., Ind. Eng. Chem. Res. 60 (2021) 10764–10776

MCSGP arbeitet mit denselben IEX-, HIC-, Affinitäts- und Mixed-Mode-Harzen und Puffern wie Ihre bestehende Batch-Methode. Die chromatographische Chemie ist identisch – nur der Betriebsmodus ändert sich. Die MCSGP-Prozessparameter werden direkt aus den bestehenden Batch-Bedingungen entwickelt.

Veröffentlichte Ergebnisse für industriell relevante PEGylierte Proteine zeigen Ausbeutesteigerungen von +8–23 Prozentpunkten gegenüber optimierter Batch-Chromatographie bei gleichwertiger Reinheit. Die genaue Verbesserung hängt davon ab, wie nah die Verunreinigungen am Ziel-Peak liegen, wie hoch die Basis-Batch-Ausbeute ist und ob die Standard- oder Dual-Slope-MCSGP-Elution verwendet wird.

Ja – genau hier bietet MCSGP den größten Vorteil. Der Gegenstrom-Recycling-Mechanismus gewinnt kontinuierlich Produkt aus überlappenden Seitenfraktionen zurück und erzielt Trennungen, die in einem einzelnen Batch-Durchgang unmöglich sind. Die Dual-Slope-Elution (eine ChromaCon-Innovation) komprimiert das Recyclingvolumen für die anspruchsvollsten Überlappungen weiter.

CaptureSMB® ist mit jedem Bind-and-Elute-Affinitätsharz kompatibel – Protein A, Protein L, Protein G, maßgeschneiderte Affinitätsliganden oder IEX/Mixed-Mode-Capture-Harze. Das Prinzip der Zwei-Säulen-Gegenstrombeladung ist harzunabhängig; der Prozess wird mit dem ChromIQ® CaptureSMB Wizard aus Ihren bestehenden Durchbruchskurvendaten entwickelt.

Bei der Batch-Beladung werden Säulen zu 80–90 % der dynamischen Bindungskapazität beladen, um einen Produktdurchbruch zu vermeiden – dadurch bleiben pro Zyklus 10–20 % der teuren Harzkapazität ungenutzt. Die Gegenstrombeladung von CaptureSMB fängt jeden Durchbruch der ersten Säule auf der zweiten Säule auf, sodass beide Säulen vor der Elution eine nahezu vollständige Sättigung erreichen können. Die Harzauslastung erreicht konsistent ≥ 95 %.

Ja. Beide Prozesse laufen auf der Contichrom TWIN LPLC-Plattformfamilie und können nacheinander gekoppelt werden – CaptureSMB® auf der TWIN LPLC Capture, gefolgt von MCSGP auf der TWIN LPLC Polishing. Der CUBE unterstützt die Methodenentwicklung für beide Schritte auf derselben Hardware.

Eine COG-Analyse mit fünf Szenarien für ein PEGyliertes Protein (BMS-Kooperation) zeigte, dass alle MCSGP-Szenarien niedrigere Pufferkosten und eine geringere Process Mass Intensity als Batch lieferten. Das Szenario „Shortened Cadence“ erreichte die niedrigsten Gesamt-COG und reduzierte die Fertigungszeit von 3 Tagen auf 2 Tage pro Los.

Ein richtlinienkonformer Rahmen für die Prozesscharakterisierung und Leistungsqualifizierung von MCSGP wurde veröffentlicht (Eisenhuth & Müller-Späth, Processes, 2025), der AutoPeak® als validiertes PAT-Tool für den unbeaufsichtigten GMP-Betrieb demonstriert. Obwohl an einem synthetischen Peptid demonstriert, ist der Rahmen direkt auf Prozesse für rekombinante Proteine auf derselben Contichrom-Plattform anwendbar. Ein separater modellgestützter Rahmen zur Prozesscharakterisierung für CaptureSMB® wurde ebenfalls veröffentlicht (Baur et al., Biotechnol. Bioeng., 2019).