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Die Aufreinigung therapeutischer Proteine ist selten ein einfacher einstufiger Prozess. Besonders bei komplexen Formaten wie bispezifischen Antikörpern erfordern Workflows oft mehrere Schritte, um das gewünschte Molekül von falsch gepaarten Ketten und anderen produktbezogenen Verunreinigungen zu trennen. Traditionelle Methoden – Einkanal-FPLC-Systeme oder stark automatisierte Robotikplattformen – bieten nur Teillösungen, sind jedoch häufig zu langsam, zu unflexibel oder ungeeignet, um ausreichende Mengen zu produzieren. Automatisierte Chromatographiesysteme wie das ProteinMaker Protein Purification System bewältigen diese Herausforderungen, indem sie effiziente, flexible und skalierbare Workflows ermöglichen, die die Proteinreinigung in Forschungs- und Entwicklungsumgebungen optimieren.
Die Stärke mehrstufiger Workflows
Eine der leistungsstärksten Funktionen automatisierter Chromatographiesysteme ist ihre Fähigkeit, komplexe, mehrstufige Workflows in einem einzigen Lauf zu integrieren.
Integrierte mehrstufige Reinigung
Der ProteinMaker kann aufeinanderfolgende Reinigungsschritte nahtlos automatisieren. So kann beispielsweise eine initiale Protein-A-Capture direkt von einer Kationenaustausch-Chromatographie (CEX) oder einer Hydrophoben-Interaktions-Chromatographie (HIC) gefolgt werden, wobei die Eluate automatisch in vorbereitete Kanäle für den nächsten Schritt überführt werden. Diese Automatisierung ersetzt die manuellen Eingriffe, die bei Einkanal-FPLC-Systemen typisch sind. Workflows können für zwei Schritte (z. B. 12× Affinität und 12× IEX), drei Schritte (8× Affinität, 8× IEX, 8× HIC) oder sogar vier Schritte ausgelegt werden – wobei drei- oder vierstufige Workflows hauptsächlich im akademischen Umfeld Anwendung finden.
Nahtlose Integration in nachgeschaltete Prozesse
Automatisierte Chromatographiesysteme lassen sich effektiv mit anderen Laborinstrumenten integrieren und schaffen so einen durchgängigen und effizienten Workflow. So kann der ProteinMaker beispielsweise mit Liquid-Handling-Systemen kombiniert werden, um den Pufferaustausch nach der Affinitätsreinigung zu automatisieren. Mit intelligenter Puffersteuerung kann der Pufferaustausch sogar direkt auf dem ProteinMaker durchgeführt werden – was den manuellen Arbeitsaufwand weiter reduziert.
Serielle Polishing-Schritte
Die parallele Reinigung auf dem ProteinMaker kann durch serielle Polishing-Schritte auf gängigen Einkanal-FPLC-Systemen mit Autosampler für präparative Größenausschlusschromatographie (pSEC) ergänzt werden. Dadurch entsteht eine halbautomatisierte Prozesskette, die hohen Durchsatz mit maximaler Produktqualität vereint. Je nach Integrationsansatz können einige dieser Schritte auch direkt auf dem ProteinMaker selbst ausgeführt werden – wodurch sich das System sowohl an bestehende Infrastrukturen als auch an sich weiterentwickelnde Workflows anpassen lässt.
Der digitale Vorteil: Workflow- und Datenmanagement
Neben dem physischen Durchsatz bietet die digitale Integration einen weiteren zentralen Vorteil automatisierter Chromatographiesysteme.
- Optimierte Datenerfassung und Rückverfolgbarkeit: Der ProteinMaker lässt sich über eine API in Drittanbieter- oder kundenspezifische Software integrieren und ermöglicht so eine Echtzeitsteuerung der Workflows sowie die lückenlose Rückverfolgbarkeit der Proben – von der Ernte bis zur Lagerung.
- Fundierte Entscheidungsfindung: Analytische Daten wie UV-Traces oder CE-SDS-Ergebnisse werden automatisch verarbeitet und in benutzerfreundlichen Formaten (z. B. Histogrammen) dargestellt. Da jeder Kanal über eigene Traces und zugeordnete Fraktionen verfügt, können Bediener schnell fundierte, datengestützte Entscheidungen über das Pooling und die nachgeschaltete Verarbeitung treffen.
Innovation in der Proteinreinigung vorantreiben
Automatisierte Chromatographiesysteme wie das ProteinMaker Chromatographiesystem gehen weit über eine einfache Hochdurchsatzreinigung hinaus. Sie bieten die Flexibilität, komplexe, mehrstufige Workflows zu entwerfen und auszuführen, während sie sich nahtlos in digitale und physische Laborprozesse integrieren. Durch die Kombination von Parallelisierung, Workflow-Automatisierung und datengestützter Entscheidungsfindung steigern diese Systeme Effizienz und Durchsatz erheblich.
Da die biopharmazeutische Forschung und Entwicklung zunehmend auf komplexe Moleküle und Reinigungsstrategien angewiesen ist, werden Plattformen wie der ProteinMaker – entwickelt von Protein BioSolutions und vertrieben von I&L Biosystems – weiterhin eine zentrale Rolle bei der Beschleunigung der Entwicklung der nächsten Generation therapeutischer Wirkstoffe spielen.