机械应力对单克隆抗体制剂降解的影响及机制
摘要：随着单克隆抗体技术的不断发展，抗体制剂在疾病的预防、诊断、治疗上发挥着至关重要的作用。单抗制剂产品在运输和制剂处理中会受到各种机械应力，已被广泛认可，而这导致的生物药物降解往往被忽视。本文从搅拌和剪切这两种主要机械应力对单抗降解的影响及其可能机制，对近期文献报道的相关研究进行简要的综述，以期有助于抗体药物的合理优化以及新药的研发。
关键词：机械应力；单克隆抗体制剂；搅拌；剪切；蛋白质降解
一、文献综述
1引言
在过去的20年中，包括单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb）在内的生物药物已成为市场增长最快的一类药物，因为它们在治疗严重和危及生命的病症和疾病方面具有有益影响[1]。然而，基于蛋白质的生物制剂的开发和生产具有挑战性，需要克服各种生产障碍，例如蛋白质产品的纯度问题。常见的杂质包括与蛋白质产品相关的降解物（例如，蛋白质聚集体、片段和化学降解物）和非产品、与生产过程相关的材料（如原料残留物，宿主细胞蛋白质/DNA，以及诸如硅油滴、玻璃颗粒和分层的初级包装材料或衍生自聚山梨醇酯的降解副产物）以及化学降解的赋形剂[2,3]。治疗性蛋白质产品中的杂质会导致患者出现严重的药物不良反应（adverse drug reaction，ADR）。ADR可以是急性或更多是长期的[4]，因为它通常是由免疫原性引起的，并且可能导致安全性和有效性的降低[5]。
蛋白质类药物的降解可由许多不同的不稳定性机制引起，这些机制可分为化学不稳定性和物理不稳定性。这些不稳定性机制密切相关，因为化学反应会导致物理不稳定性[6]，而物理不稳定性可能会导致接触化学敏感残留物或缩小可能相互作用的残留物之间的差距[7]，且很难知道不稳定的最初原因是什么。氧化，包括二硫键的形成，是最常见的化学降解之一。它可能在氧化剂（如过氧化物、光或金属）存在或不存在的情况下发生[7]。蛋白质的另一个主要化学降解过程是脱酰胺作用，主要影响天冬酰胺，并在较小程度上影响谷氨酰胺残留。聚集是主要的物理不稳定性[8]。它是从最初的天然和折叠蛋白质组装成高分子量物质（多聚体），无论它们的大小或将它们连接在一起的键的性质如何[6]。聚集体可以仅由弱的非特异性键（范德华相互作用、氢键、疏水和静电相互作用）形成，一级结构没有变化，这种现象称为物理聚集或自缔合，或包含共价键，包括二硫键，然后称为共价聚集[6]。两种机制都可能导致可溶性聚集体或不溶性沉淀聚集体的形成。
运输和制剂处理过程中的生物药物降解已被认为是一个严重的问题，特别是因为一旦制备完成和运输蛋白质产品时，这些对环境敏感的蛋白质产品的结构完整性和质量不容易被监管和控制[9,10]。近年来，生物制剂在运输和处理过程中机械应力对蛋白质稳定性的影响受到了越来越多的关注。单抗制剂在运输（从生产商到患者的运输、通过气动管系统运送的稀释的静脉输液袋）和处理（静脉输液袋的生产、处理不当）期间可能会受到显着的机械应力[8]。而受机械应力影响导致的蛋白质降解和聚集往往被忽视。本文从2种主要的机械应力，搅拌（或振荡）和剪切，对液体和冻干单抗制剂的影响及其可能机制，对近期文献报道的相关研究进行简要的综述。
