什么是宿主细胞蛋白？
宿主细胞蛋白(HCP)是生物制药领域最大的蛋白质污染物，由重组DNA技术衍生而来。大多数生物疗法使用重组DNA技术来表达靶向蛋白药物使用首选宿主细胞。由于宿主细胞也表达大量的蛋白质，重组蛋白药物会被HCPs污染。即使经过复杂的纯化步骤，低浓度(1- 100ppm)的HCP也可能残留在最终的生物制药产品中。
生物产品中的残余HCP含量通常是产品的关键质量属性（CQA）。剩余的宿主细胞蛋白作为外来蛋白质可以触发身体的免疫应答到不同程度，甚至引起过敏性休克。
除安全问题外，HCP的存在还可以影响产品质量。例如，HCP可以触发治疗蛋白的聚集或碎片。HCP中的蛋白酶活性也可以影响培养上清液中的蛋白质组合物，从而影响随后的蛋白质纯化过程或蛋白质药物的长期储存稳定性。
此外，HCPs可能发生翻译后修饰，使定量和鉴定更加困难。
HCP可能会影响产品的安全性和功效。世界卫生组织，欧盟和FDA等监管机构要求识别和定量生物制药产品HCP，以确保安全。
如何分析宿主细胞蛋白？
由于蛋白质药物中蛋白质浓度的宽线性动态范围（覆盖了四到五个数量级），HCP检测是具有挑战性的。在转基因药物的开发和生产过程中，可以使用几种方法来检测HCP和其他杂质。
1.酶联免疫吸附试验（ELISA）
在HCPs的分析方法中，anti-HCPs ELISA被认为是金标准。该方法(检测蛋白质浓度范围为1~ 100ppm)适用于产品开发和过程控制。然而，与传统的ELISA不同的是，anti-HCPs ELISA不能检测单个靶点，总HCPs“抗原”是一个复杂的蛋白群。传统的HCPs抗体制备方法是利用含空表达载体的宿主细胞制备抗原免疫动物获得抗血清，分离纯化多克隆抗体用于ELISA检测。在生产HCPs抗体/标准试剂时，需要保证特定的生产细胞系和生产工艺，以及其蛋白浓度的准确定量。使用针对亲代细胞裂解液或细胞培养上清产生的多克隆抗体开发的通用HCP ELISA方法可以检测大多数HCP物种，但可能无法检测特定制造过程的蛋白质亚群。
目前，HCPs免疫分析的设计与验证面临以下挑战:
1)动态范围窄(<100)，开发周期长，成本高，失败风险高。
2）基因工程药物存在各种可能的HCP。
3）通常，多克隆抗体试剂用于检测，其可能导致结果不准确。
4)不同的蛋白具有相似的表位，导致假阳性。
5)钩的效果。高丰度蛋白质导致检测饱和。
6)缺乏完美匹配的定量标准。
夹心法ELISA检测HCP原理图(Wang等, 2015)
2.双向凝胶电泳
2-DE与荧光染色一起使用是另一种常用的HCP分析方法。2-de通常用于上游或下游过程开发和表征。2-de的原理是根据等电点（第一尺寸）分离不同的蛋白质，以及根据尺寸（第二维度）。凝胶中的点分析不需要免疫印迹，其避免了膜转移步骤，并且可以将痕量HCPS杂质分离出来自产物的痕量HCPS杂质。但是这种方法只能执行半定量分析，因为其动态范围窄（两到三个级），并且需要与其他技术（例如质谱）组合以识别HCP。
3.质谱（MS）
MS越来越多地用于检测HCP，以帮助确定可能的危险因素并评估纯化过程。虽然ELISA最常用于检测HCP的总量，但它无法识别ELISA套件的检测范围之外的HCP。与传统的ELISA方法相比，质谱法具有较短的开发时间，特异性确认和定量所有HCP的优点，对所有杂质蛋白的无偏见检测，高动态范围（幅度高达6个级），以及快速调节。
通用UPLC / MS分析可以全面鉴定和量化生物治疗蛋白样品中的HCP。该分析方法使用在线二维液相色谱法分离肽，然后使用高分辨率，高质量和精确的质谱仪进行蛋白质鉴定和定量。
平行反应监测（PRM）质谱定量技术可以扫描由母离子产生的所有产品离子，具有高鉴定精度和定量通量，并且可以准确地识别靶HCPS肽。
参考
王F，Richardson D，Shameem M.宿主细胞蛋白测量和控制。BioPharm Int，2015,28：32-38。