バイオ医薬品製剤におけるタンパク質の凝集を防止する

モノクローナル抗体やその他のタンパク質・ペプチドといった生体分子の構造は、その治療効果に極めて重要な役割を果たしています。特定の条件下では、生体分子は凝集や展開を起こしやすくなり、その結果、安定性が低下し、機能が失われることがあります。高温、製造や輸送中の機械的ストレス、極端なpH条件、および高濃度のタンパク質は、タンパク質の部分的な展開を引き起こし、自己会合や凝集体を形成する原因となり、治療効果や患者の安全性を損なう恐れがあります。

生体分子の安定性を高めるためには、最適な製剤設計に加え、最適なpHの維持、高温・低温の回避、せん断応力の最小化といった環境条件を確保することが不可欠です。糖類、ポリオール、アミノ酸などの安定化賦形剤を使用することで、熱的および機械的ストレスから生体分子を保護し、製造、保存、投与の各段階におけるタンパク質の凝集リスクを低減することができます。

糖類および糖アルコール（例：スクロース、トレハロース、ミオイノシトール、マンニトール）は、液体製剤や凍結乾燥の過程において、安定剤として一般的に使用されています。 凍結乾燥の際、これらは水素結合における水の代わりにガラス状マトリックスを形成し、タンパク質の天然構造を維持します。溶液中では、水和殻を強化したり、展開したタンパク質に結合したりすることで、平衡をタンパク質の天然の折りたたまれた状態へとシフトさせます。当社のケーススタディをご覧ください。

タンパク質は疎水性の界面で膜を形成することがありますが、この膜は（バイアルの振とうなどの機械的ストレスによって）破断しやすく、その結果、凝集が生じやすくなります。ポリソルベートやポロキサマーなどの界面活性剤は、タンパク質がこれらの表面に吸着するのを防ぎ、タンパク質分子の疎水性部位に結合することで、タンパク質を安定化させます。これにより、タンパク質は溶液中に保持され、機械的ストレスに対する感受性が低減されます。詳細については、当社のケーススタディをご覧ください。

アミノ酸は、バイオ医薬品の製剤において、安定剤、緩衝剤、抗酸化剤として、さまざまな役割を果たすことができます。アミノ酸は、タンパク質の天然構造を維持するのに役立ち、生体分子を可溶化させることもできます。安定化作用で知られるアミノ酸には、グリシン、アルギニン、ヒスチジン、およびアミノ酸誘導体であるN-アセチル-DL-トリプトファンなどがあります。