Cobetter Viruclear™ ウイルス除去フィルター

生物学的製剤のウイルス安全性の保証は、主に 「予防、検出、除去 」の基本原則に従います。’’除去’’は主に、ウイルスを除去するプロセスにおける適切な精製およびろ過方法の実施を意味しています。ウイルス除去フィルターは、一般的にサイズ排除の物理的メカニズムに基づいており、一般的にウイルス除去プロセスにおいて最も堅牢なステップとみなされており、特に小サイズのウイルスに対しては、4 log10を超える除去効果を達成します。したがって、ウイルス除去ろ過は、抗体、組換えタンパク質、その他の哺乳類細胞発現産物、生化学抽出物、凝固因子、静脈内免疫グロブリン、その他の血液製剤などの生物学的製剤の精製工程に広く適用されています。 

2021年、Cobetterはウイルス除去フィルターの技術的ボトルネックを打ち破り、Viruclear™ウイルス除去フィルターを発売し、3年以上が経過しました。Cobetterは、お客様により包括的なウイルス除去ろ過ソリューションを提供するというサービス理念を堅持し、多様なアプリケーションシナリオに適応するために、さまざまな材料から作られたウイルス除去膜の研究開発に継続的に従事してきました。製品のろ過性能と安定性を向上させるために、フィルターおよびコンポーネントの製造プロセスを常にアップグレードし、最適化しています。

カスタマー・コラボレーションの概要

Cobetterのウイルス除去フィルターシリーズは、ポリエーテルスルホン（PES）と再生セルロース（RC）を素材とした複数のモデルを発売しており、液性や用途に応じて評価・選定が可能です。各モデルはお客様のサイトで幅広く採用されています。

現在、15社以上のお客様がCobetter Viruclear™ウイルスフィルターを利用し、2,000～10,000Lの培養スケールで複数のバッチ生産を行っています。10件以上の顧客プロジェクトが臨床第III相または市販後変更申請段階にあり、いくつかの成功事例が蓄積されています。さらに多くの顧客プロジェクトが予備的なプロセス開発／試験的な研究テストを完了し、あるいは臨床第I相段階にあり、Cobetter社のViruclear™ウイルスフィルターの性能は幅広く認知されています。

同時に、Cobetterは海外市場にも継続的に進出しており、米国、日本、オーストラリア、欧州、インドなどの地域において、ウイルス除去フィルターの分野で数多くの製薬会社と緊密なコミュニケーションとコネクションを確立しています。

優れたパフォーマンス

ウイルス除去能力

Cobetterのウイルス除去フィルターは、多くのお客様のテストプロジェクトにおいて、パルボウイルスの信頼性の高い除去能力を実証してきました。Log減少は4 log10以上という基準を満たしています。

注：LRVの具体的な値は示していませんが、ろ過後のウイルス力価は定量限界以下まで低下しました。

Capacity and Flux

Viruclear™ウイルス除去フィルターは、優れた閉塞防止能力も発揮します。プレフィルターと併用することで、高い単位面積あたりのろ過能力を発揮し、ウイルス除去工程のコストを大幅に削減することができます。さまざまな動物細胞プロジェクトで発現させた中間産物の試験データを図1Aに示します。これにはMcAb、二重抗体、融合タンパク質が含まれ、データは使用中の品質キャパシティと平均プロセスフラックスを反映しています。図1Bは、さまざまな血液製剤の下で、IVIG濃度が約4.1%から6.5%の中間生成物のろ過にViruclear™ RC Hフィルターを使用した場合の品質キャパシティと平均処理流束を、試験時間が6時間から24時間の範囲で示したものです。

この試験結果は、Cobetterのウイルス除去フィルター「Viruclear™」のろ過能力が、お客様の期待に応えられることを示しています。

図1. さまざまな生物製品プロジェクトにおけるCobetter Viruclear™ ウイルス除去フィルターのろ過性能 

(A) 哺乳類細胞で発現した抗体産物の中間体をろ過するViruclear™ VF Plusの性能；

 (B) Viruclear™ RC Hの高濃度IVIGろ過における性能（品質負荷と平均フラックスを示す） 

長年にわたり、製品の反復と性能の最適化を通じて、Cobetter社のウイルス除去フィルターViruclear™ PESとRCは、安定した供給、リーズナブルな価格設定、高いコストパフォーマンスの優位性で、顧客サイトの数多くのプロジェクトにおいて、競合他社に匹敵するろ過性能を実証してきました。

以下の図は、Viruclear™ VF PlusとViruclear™ RC Hの競合フィルターとの比較試験から得られた実験データです。

 Filtrability Testing Comparative Study (PES)

Bioprocess Laboratory head-to-head filtrability testing: 

• 10.8 g/L mAb (frozen-thawed material) 
• Pre-filtering with Viruclear PDT
• Samples were parallel loaded post pre-filtration
• Virus removal filtration at a constant pressure of 30 psi  

図2. Viruclear™ VF Plusと競合ウイルス除去フィルターを用いた凍結融解モノクローナル抗体のろ過特性試験の比較ケーススタディ 

Filtrability Testing Comparative Study (RC) 

Bioprocess Laboratory head-to-head filtrability testing: 

• 50 g/L IVIG (frozen-thawed material) 
• Separate pre-filtering treatment 
• Post pre-filtering, samples were individually processed using virus removal filters at their respective recommended pressures. 

図3. Viruclear™ RC Hと競合ウイルス除去フィルターを用いた高濃度IVIGのろ過性特性試験の比較ケーススタディ

上記のいずれのケースでも、Cobetter Viruclear™ウイルス除去フィルターは競合他社に比べて優れた閉塞抵抗性を示し、後工程で比較的安定したろ過プロセスフラックスを維持することで、単位膜面積当たりのろ過負荷量の増加と処理時間の短縮を達成しました。

メンブレン構造と強度

Viruclear™ウイルス除去フィルターの卓越したろ過性能は、その優れた膜強度に起因しています。例えば、次の図に示すように、Viruclear™ RC Hは、圧力を60 psiまで徐々に上昇させても、圧力と流量の間に良好な直線相関を維持し、膜が高圧下でも構造的安定性を維持できることを示しています。

図4. Viruclear™ RC Hウイルス除去膜の水フラックス対圧力相関曲線

特殊な膜処理プロセスと複合ナイロン支持層の構築により、Viruclear™ウイルス除去膜の機械的強度は大幅に向上し、高圧下でも良好な細孔形態と内部流路構造を維持できるようになりました。

さらに、支持層の構造は膜の強度を高め、完成品の組立工程で起こりうる未加工膜への潜在的な損傷を効果的に緩和します。一般的に、シリコーン平膜であれ、プラスチックシェル膜（カプセル）であれ、打ち抜き、折り曲げ、エッジシール、溶接などの工程は、非強化ウイルス除去膜を損傷しやすく、製品の生産性を低下させます。しかし、Cobetterの支持層構造の構築は、メンブレンバッグ製造に関連する複雑さと操作上のリスクを大幅に軽減し、完成したろ過部品の生産収率を大幅に向上させます。

複合ナイロン支持層は、親水処理された改質微多孔性ナイロン膜であり、その結果、タンパク質（ウイルス粒子）の吸着レベルは非常に低くなります。支持体構造は機械的強度を与えますが、ウイルス粒子の吸着には寄与しないため、不安定なウイルス除去メカニズムが追加されることになります。

そこで、さまざまなバッファー液でPP7バクテリオファージ（PDA TR 41でフィルターメーカーの放出試験に適しているとして引用されている小型ウイルスモデル）を用いて、親水性改質ナイロンの保持試験を行い、バクテリオファージに対する吸着特性を確認しました。

ウイルス捕捉試験データを下表にまとめました。

表2. 各種溶液条件下におけるナイロン支持層のPP7保持効率

実験の結果、ナイロン支持層は、さまざまなpHおよび導電率環境下で、モデルウイルスに対して保持効果を示さないことが示されました。

また、実際のウイルス除去ろ過膜の使用条件をシミュレートするため、ナイロン支持層に0.22μmの大孔径PES膜やRC膜を組み合わせ、親水化処理などを施した実製造プロセスを採用し、異なる溶液環境下でのモデルウイルスに対する除去効果を評価しました。

PES複合膜を例にとって、PP7のLRV結果を下表に示します：

表3. 異なる溶液条件下における0.22μm PES膜とナイロン支持層複合体のPP7保持効率

0.22μmのPES膜およびRC膜とナイロン支持層との複合膜について、下表に示すように、さまざまな溶液パラメーターのもとで、Murine Minute Virus（MVM）に対するウイルスチャレンジ除去効率を同時に評価しました。

ICHガイドラインQ5A(R2)の付属書3によると、バッチ内のばらつきを検出するための95%信頼限界は、通常、平均値の±0.5 log10以内であるべきです。上記の結果はすべてこの範囲内にあり、ナイロン支持体層およびナイロン支持体複合大孔径PES膜はモデルウイルスに対して吸着除去効果を示さないことを示しています。

また、Viruclear™ PESおよびRCフィルターのウイルス保持の堅牢性を、異なる溶液条件下で調査しました。物理的なサイズ排除機構は、一般的に、負荷溶液の条件の変動に影響されません。下図に示す実験結果は、サイズ排除メカニズムに基づく膜ろ過によるウイルス除去の信頼性をさらに示しており、Cobetter Viruclear™ウイルス除去フィルターが堅牢なウイルス除去効果を維持することを示しています。

図5. さまざまな溶液環境におけるPP7バクテリオファージおよびMVMに対するPESウイルス除去フィルターのウイルス除去効果

上記の結果を総合すると、複合ナイロン支持構造は、ウイルス除去ろ過にさらなるウイルス保持効果をもたらさないことがわかります。Viruclear™ウイルス除去フィルターは、様々な試験条件下で安定したウイルス保持および除去効果を達成するために、正確な保持層の狭い孔径分布に依存して、サイズ排除メカニズムに基づいて機能し続けます。