生物製品開發解決方案

暸解細胞途徑對於解決生命科學和對抗疾病中的關鍵問題非常重要。標的物選擇為識別在疾病過程中起關鍵作用的生物標的物（通常是蛋白質或受體）。選擇正確之標的物至關重要，因為它決定了後續藥物開發工作的成功與否。選對標的物確保藥物能對疾病相關途徑產生特異性作用，並將脫靶效應降至最低，從而提高藥物療效並避免不良反應。例如，針對癌症特異性蛋白的標靶藥物不太可能損害健康組織，從而提高患者的安全和整體耐受性。精心選擇之標的物會增大治療效用的潛力。

等溫滴定量熱法 (ITC) 是一種透過測量結合過程中交換的熱量來研究分子相互作用的強大技術。透過量化熱量，ITC 可深入暸解相互作用背後的驅動力。暸解相互作用的類型和強度是關鍵——無論是疏水、靜電還是其他類型的相互作用。這些知識使研究人員能夠直接針對細胞途徑中的特定點來設計適當的藥物，以達到預期的治療效果。

差示掃描量熱法 (DSC) 測量蛋白質展開等熱轉變過程中吸收或釋放的熱量，並透過關注分子的穩定性和結構特徵來補足 ITC。暸解標的分子之穩定性對藥物開發至關重要。DSC 使科學家能夠設計更好的治療方法，並暸解自然狀態和疾病狀態之間的差異。透過結合 ITC 和 DSC 資料，研究人員對分子相互作用有了全面的暸解。

候選藥物選擇過程中的一個關鍵目標是確保藥物與預期標的物之間的有效結合。結合測定法（如等溫滴定量熱法 (ITC)）評估化合物對其標的物之親和力。高結合親和力對於體內效力和選擇性而言不可或缺。ITC 獨特測量相互作用熱 (q)，並透過量化焓 (∆H) 和熵 (T∆S) 的貢獻來深入暸解熱力學驅動力。暸解這些力可以確定結合相互作用是否具特異性，還是容易產生脫靶效應，從而確保合適的候選藥物在開發中取得進展。其他結合測定法（如表面電漿共振 (SPR)）儘管提供了更高的通量，但僅限於理解結合係數。僅依靠結合親和力可能導致選擇具非專一性的候選藥物，造成開發延遲和成本增加。

隨著候選藥物進入製劑開發階段，提高其穩定性變得至關重要。生物分子需要達到穩定，以便進行體外分析、長期儲存、製造和加工。在生物治療藥物分子的情況下，意外的結構變化可能會降低藥物產品的品質及安全性。生物分子在溶液中的主要穩定力是生物分子與其直接溶液環境之間的非共價相互作用，表示生物分子依賴賦形劑（如鹽、界面活性劑、糖或緩衝液）進行穩定。暸解這些賦形劑如何影響治療藥物的整體熱穩定性及潛在功能至關重要。差示掃描量熱法 (DSC) 被認為是評估生物分子熱穩定性的黃金標準，其工作原理是測量熱轉變過程（如蛋白質的展開）中吸收或釋放的熱量。Nano DSC 旨在表徵溶液中稀釋生物分子的分子穩定性，這在評估生物分子的熱穩定性時尤其有價值，特別是在低濃度下。

目前生物製品的投予逐漸轉變成以皮下注射給予，因而需要更濃縮的製劑。接下來，生物藥物正逐漸轉變成以皮下注射給藥，因而需要更濃縮的製劑。隨著濃度的增加，蛋白質和賦形劑之間發生有利的分子間相互作用，增強分子穩定性。因此，評估劑量濃度下的熱穩定性變得至關重要，以避免在開發或試驗過程中出現非預期的問題。快速篩檢差示掃描量熱儀 (RS-DSC) 是評估高劑量濃度下熱穩定性的理想方法。RS-DSC 不須稀釋，能夠同時運行多達 24 個樣本，加速了製劑開發過程。更高的濃度也可導致可逆或不可逆的聚集、相分離、沉澱和黏度增加。最適合皮下注射的樣本黏度為 12 cP 或更低。通常，在製劑開發過程中會加入賦形劑以降低黏度。測量和優化黏度的最穩健方法是利用流變儀來表徵製劑的黏度和黏彈行為。

冷凍乾燥法，通常稱為「凍乾」，已成為製藥產業製造生物活性物質的標準程序。凍乾的好處包括延長穩定性和簡化儲存與運輸，但由於其資金和能源成本高以及加工時間長，因此存在局限性。此外，在選擇冷凍乾燥過程的參數上，如時間、乾燥溫度、壓力（真空）和成分濃度方面也存在挑戰。所有這些參數都必須加以優化，以達到下列目標：（i）完全恢復活性並能夠完全重構經常不穩定的藥物；（ii）使凍乾塊狀物的外觀可被接受，以及（iii）良好的儲存穩定性。

DSC 測得的數值（如玻璃化轉變溫度 (T_g’)）通常用於暸解水、填充劑、緩衝液和藥物等成分的特性，從而降低整體成本，並透過冷凍乾燥法實現較高的產品品質。雖然水分含量低對穩定性至關重要，但過度乾燥會導致塊狀物縮小。在這種情況下，可以使用熱重分析法 (TGA) 等熱分析技術來補足，以量化殘餘水分含量並優化製程參數。

最後，蛋白質溶液在不同過程中會受到剪切應力的影響，而使得其結構容易發生改變，從而影響其功能。例如，當溶液被灌入小瓶或注射器中時，該過程中施加之過大的力可能會影響蛋白質的結構。剪切力的其他範例包括振動和混合過程。流變學是研究剪切流動對蛋白質影響的有力方法。深入理解這些影響便能設計出優化產量和穩定性的製程、條件和製劑。

藥物製劑通過初步測試後，便會進入製造和品質管制評估。製造商會測試關鍵品質屬性 (CQA) 並確定關鍵物料屬性 (CMA)，這些屬性必須在整個生產過程中保持穩定，直到藥品到達消費者手中。品質管制測試可偵測任何批次之間的差異，以及製程疑難排解與根本原因分析，以協助製造商識別其流程中的問題。無論是確保熱穩定性／高階結構保持不變，還是確保注射劑的黏度或冷凍乾燥產品的玻璃化轉變和殘留水分保持穩定，TA Instruments 都能為您提供解決方案！

製造和品質管制的另一個關鍵因素是遵守政府和行業法規。透過遵守 21 CFR 第 11 部分中規定的準則，公司可以保證其電子紀錄在整個生命週期中的準確性和可靠性。TRIOS 和 Nano Software 提供的選配 Guardian 軟體套件提供獨特的標準 IT 安全措施和技術，為需要符合 21 CFR 第 11 部分規定的使用者提供最具成本效益的無資料庫解決方案。