医药探秘｜高分辨质谱技术在宿主细胞蛋白（HCP）残留检测中的应用

 

一、宿主细胞蛋白（HCP）介绍

随着生物技术的发展，宿主细胞表达生产的生物制品在市场上不断涌现，如重组胰岛素、重组蛋白、单抗、疫苗等。由于生产工艺本身的特点，来自宿主细胞的蛋白组分不可避免会残留在生物制品中，这些蛋白残留可能引发免疫反应和影响药物的稳定性、安全性和有效性。因此，必须对宿主细胞残留（host cell proteins，HCPs）的含量和成分进行严格控制。

 

二、质谱法宿主细胞蛋白（HCP）检测必要性

 

 

尽管各家生物制药企业都在优化工艺，尽可能减少HCP残留，但是这类蛋白因为细胞种属不同、含量低、类型多样，且会因生产过程及纯化工艺的不同而发生变化，目前市场上针对各类宿主细胞蛋白生产的ELISA试剂盒难以满足生产工艺变化的要求，所以残留HCP的定性定量检测成为十分重要且极具有挑战性的工作。

残留的宿主细胞蛋白有可能对药物的用药安全性和药品稳定性带来诸多负面影响。例如，HCP残留可能引起机体的免疫反应，影响生物制品药物安全；某些残留的HCP可能具有蛋白酶和脂酶的活性，从而引起蛋白药物或辅料的降解，影响药物的稳定性和活性。而高分辨质谱法是目前进行蛋白定性定量的主流技术，因此，质谱法宿主细胞蛋白的定性定量势在必行。

 

三、国内外HCP检测相关法规要求

 

 

HCP残留是工艺稳定性监测的重要评价指标，是宿主细胞表达生产生物制品药物的重要质控指标。美国药典规定HCP残留量1-100ng/mg，中国药典各论中规定，CHO细胞HCP残留量不高于0.05%。通常认为，根据ICH准则采用经过验证的有效检测方法来监控残留的HCP，其残留量一般要求小于100ppm。

 

四、以质谱技术为基础的定性定量检测流程及有关案例分享

2023年5月1日，USP在药典论坛PF 49(3)中发布了通则&lt;1132.1>质谱法生物药中残留宿主细胞蛋白检测(Residual Host Cell Protein Measurement in Biopharmaceuticals by Mass Spectrometry)。作为最新的HCP检测相关技术通则，通则<1132.1>从样品制备、质谱方法建立、数据分析、质谱方法验证等多个方面详细阐述了质谱技术在HCP检测中应用的优势与注意事项。下图为高分辨质谱法宿主细胞蛋白残留检测的实验流程。

 

Fig1、实验流程

 

高分辨质谱法宿主细胞蛋白检测，与ELISA的检测方法相结合，有助于生产企业在产品的整个生命周期中对HCP的检测和清除工艺进行优化和改进。高分辨液质联用检测技术已被越来越广泛地用于分析HCP中的蛋白质种类并对其进行定量。

 

 

高分辨液质联用技术对工艺过程各种样本中出现的多种蛋白质同时进行定性定量检测，还能为不同厂家生物制品中的HCP含量提供蛋白及肽段水平的分析比较，现在越来越多的研究正在利用该技术对HCPs蛋白进行监控和检测。

 

Fig2、蛋白及多肽鉴定结果

 

对鉴定得到的蛋白定性定量结果，进行GO和KEGG分析，从而得到这些蛋白的功能和代谢通路结果，进一步分析更加有利于生产工艺的改进和优化，并对这些蛋白带来的安全性进行评估。

 

Fig 3、GO和KEGG分析结果

 

参考文献：

1.纳升超高效液相色谱⁃质谱联用技术及酶联免疫吸附试验分析贝伐珠单抗中 
宿主细胞蛋白残留。路晶晶，霍丽楠，中国生物制品学杂志2025年5月第38卷第5期 Chin J Biologicals May 2025，Vol. 38 No. 5

2.质谱技术在单克隆抗体类药物宿主细胞残留蛋白检测中的应用进展，于继伟，尹红锐，邵泓，Chin J Pharmacoepidemiol, Apr. 2023, Vol. 32, No.4

3.Integrated native digestion and molecular weight cutoff enrichment with DIA-MS: a sensitive and selective approach for quantitative analysis of HCP. Yachuan Gong, Yanjia Zhao, Rui Peng, Wen Qi, Yi Zhang, Ying Peng, Jiang Zheng. Talanta, accepted.