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蛋白纯化与工艺开发

微型化与并行性

工艺开发对药物早日上市至关重要,许多公司在治疗性药物的研发和生产过程中,均采用自动化蛋白纯化和高通量工艺开发方法以加速进程。TECAN液体处理自动化平台的微型化与并行性能力,确保对工艺过程的充分理解,以便达到稳健的生产级工艺放大,实现具有成本效益的工艺开发。

点击——观看蛋白纯化与工艺开发系列讲座




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Tab 01 / 柱层析法
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概述

当您需要提高通量时,微型柱层析是最佳选择。

主要特性

  • 微型化层析法极大减少样品消耗量
  • 延长无人值守时间
  • 确保每一次运行的实验结果可重复

柱层析

无论是简单的蛋白纯化,还是高通量工艺开发,抑或是生物反应器监测和条件筛选,柱层析法可确保您的层析工艺可靠且高效。

Tecan的Freedom EVO®自动化液体处理平台和Fluent®自动化工作站,使用Repligen的OPUS® RoboColumn®微型层析柱,提供全自动、并行运行的柱层析方法,完全替代了人工处理的多个步骤。

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它可以用来做什么?

  • 条件筛选
  • 填料筛选
  • 蛋白纯化/分离/浓缩
  • 梯度洗脱
  • 生物反应器监测

软件解决方案

独特的Freedom EVOware® Te-Chrom™ Wizard套件,可引导用户逐步完成层析工艺步骤设置,生成可随时运行的程序。

Fluent自动化工作站直观的触摸屏界面,使纯化工艺的设置变得简单易用。

实现8个柱层析并行运行

Tecan自动化工作站允许柱层析的单次连续移液体积高达4.8ml,馏分收集低至25μl。这使得生成的层析图能与复杂的LC系统数据相匹配。图(左)显示了使用阳离子交换树脂分离两种蛋白的层析图。

提高通量,节省宝贵时间

并行运行可以大大减少纯化流程的处理时间。题为 "伪线性梯度洗脱 "的应用文献描述了使用Freedom EVO自动化工作站与RoboColumn微型层析柱,在短短8小时内实现多达8个样品的全自动并行处理,而使用ÄKTA蛋白层析系统则需要25小时。

根据您的需要灵活扩展或升级

  • 正在寻找一种简单的、单任务台式解决方案吗?我们的小型自动化处理平台--Freedom EVO 100和Fluent 480--是您理想的选择。
  • 想要高效通量、增加无人值守时间或集成数据分析的方案吗?在中型自动化处理平台增加一个机械臂或机械抓手并整合 多功能酶标仪 即可
  • 需要自动化处理多种检测,将柱层析法和过滤板式的工艺开发与下游实验相结合?将酶标仪、离心机和其他模块整合到我们的大型自动化处理平台上,便可实现一个平台多种方案的需求。

视频

Fluent 自动化工作站与Repligen OPUS RoboColumn 型层析柱组成的自动化平台

Freedom EVO 自动化工作站结合Repligen OPUS RoboColumn微型层析柱的自动化平台

自动化高通量病毒载体纯化平台,使基因治疗下游工艺开发更高效。




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Tab 02 / 过滤板纯化法
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高效高通量工艺开发

系统化的条件筛选方法缩短了寻找最佳纯化条件所需的时间。预装BioProcess™层析填料的PreDictor™ 96孔过滤板(Cytiva)的自动化运行,可获得一致性、高重复性的实验数据。

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亮点

  • 适于复杂的层析填料和条件的筛选
  • 增加可用的数据
  • 其结果与柱层析数据有很好的相关性
  • 固定钢针和一次性吸头均可适用

高度可重复性

在2μl PreDictor Capto S板中孵育糜蛋白酶60分钟,其结合载量的标准偏差都在均值的±2之内.

减少样品和填料的消耗

比较PreDictor板或柱层析法(Tricorn)分别所用时间和样品消耗量。

释放手动处理的时间

手动(B)与自动(A)处理PreDictor平板的准备时间(黄色)和手动处理时间(红色)的比较。

板式亲和纯化

蛋白纯化是一个相对简单的过程,但当需要并行处理多个样品时,就会很快变得冗长。MultiTrap™ 96孔板(Cytiva),专为简化抗体和标签蛋白的筛选而开发。

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它的主要应用?

  • 蛋白表达和条件筛选
  • 富集条件的优化
  • 使用免疫亲和技术进行蛋白体外结合试验
  • 脱盐和缓冲液置换

亮点

  • 无论采用真空法或离心法,均可在液体处理平台上实现完全自动化
  • 省时高效的运行流程,减少蛋白的降解
  • 直接上样,无需样品前处理
  • 高重复性
  • 易于扩展到ÄKTAxpress™蛋白纯化系统(GE Healthcare)
  • 固定钢针和一次性吸头均可适用

低交叉污染风险

对含有两种His标签蛋白(E和K),经澄清的大肠杆菌裂解物进行SDS-PAGE分析,以棋盘格方式应用在His MultiTrap HP板上,结果显示没有交叉污染。




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Tab 03 / 吸头式纯化法
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吸头式层析纯化

如果纯化96个蛋白样品只需15分钟,手动处理时间也缩短至最少,那会怎样?

PhyTip®吸头式层析柱是基于8通道或96通道移液机械臂的自动化平台而设计,提供无人值守的蛋白纯化,满足更高的通量需求。

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亮点

  • 可纯化天然或重组蛋白、或分析物
  • 极低的交叉污染风险
  • 收率高,洗脱体积低至10μl
  • 标准或定制填料可选
  • 固定钢针和一次性吸头均可适用

高重复性

Freedom EVO结合PhyTips,提供精确的液体处理,确保高度可重复的结果(SD = 0.5)

卓越的蛋白回收率

将200或500μl 的IgG样品分别上样至200+和1000+ 含蛋白A的PhyTip柱。结果显示IgG回收率与柱床大小的关系。测得吸头式层析柱的结合载量为29 µg/µl柱床体积。

数据由PhyNexus公司提供

蛋白亲和捕获吸头

使用赛默飞世尔科技公司(质谱免疫分析)Streptavidin-EVO微型层析柱,享受大分子亲和层析的一站式解决方案。MSIA™ (质谱免疫分析)Streptavidin-EVO微型层析柱,体验大分子亲和层析的一站式解决方案。。

MSIA亲和捕获吸头是亲和微型柱,用于从多种样本中捕获并纯化抗体或其他蛋白质。




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Tab 04 / 方案
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概述

我们的系统是可扩展的,并根据您的个性化需求进行定制。从基础台式方案到同一台设备上运行多个检测项目的复杂系统,我们可以提供实验室自动化系统,助力您的工艺流程升级放大。

主要优势

  • 微型化减少样品、试剂和填料的消耗,节约成本
  • 提供层析程序脚本

简化流程

抗体并行纯化

提高实验结果重复性,节省手工处理时间最简捷的方法是整合Repligen成熟的RoboColumn®微层析技术在Freedom EVO上并使其自动化运行。配备一个8通道液体处理机械臂和独特的Te-Chrom Wizard蛋白纯化套件,Freedom EVO抗体并行纯化自动化系统可快速、完整地实现所有处理流程自动化。用于下游质谱分析或结合性能研究的抗体,在很短时间内便可通过亲和层析纯化而获得。

亮点

  • 为多种下游应用纯化抗体,包括ELISA、 Western Blotting、免疫组化、免疫沉淀和LC-MS
  • 5.6小时内完成96个样本的纯化--让您有时间做其它工作
  • 30分钟内制备好8个样本,用于分析
  • 占地面积小,只有1.08 x 0.78米

Process

示例工艺流程中的自动化(蓝色)和手动(灰色)工作流程。

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赋能微孔板全自动处理

同时对两种蛋白进行梯度洗脱

Freedom EVO 150自动化处理平台增加抓板机械臂的配置,可实现平板的自动化处理,延长无人值守时间。该平台配有8通道液体置换移液臂和Te-Chrom™ Shuttle模块,通过RoboColumn柱进行馏分收集。

亮点

  • 额外的空间可进行多个工作流程的自动化处理
  • 占地面积小:1.45 x 0.78米
  • Te-Chrom Wizard可实现快速、完整的流程设置:从柱平衡到组分收集
  • Buffer Creation Wizard套件--10分钟内便可设置96种缓冲液的配制
  • 短短16分钟内处理8个样品,且每个样品中收集6个洗脱组分
  • 重复性的数据可与LC柱系统相媲美

Process

示例工艺流程中的自动化(蓝色)和手动(灰色)工作流程。

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增加数据分析能力

并行层析和数据收集

自动化不仅确保数据的可重复性,释放手动处理的时间,还有助于通过最大限度地减少珍贵的样品、试剂和填料的消耗来降低成本。通过并行处理多达8个柱层析的分离,新目标分子的开发时间可显著缩短,并通过整合的酶标仪进行分析。

亮点

  • 全流程自动化,包括样本板处理和数据分析
  • 久经验证的液体置换技术
  • Freedom EVO 150自动化工作站结构紧凑,占地面积仅为1.45 x 0.78米
  • 无需专业的编程知识--在图形化向导的引导下即可设置您的仪器
  • 只需10分钟即可设置96种缓冲液—通过Buffer Creation Wizard套件计算所需的所有体积。

Process

示例工艺流程种的所有工作流程完全自动化。

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Tab 05 / 软件
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概述

了解我们的软件解决方案,轻松设置复杂的蛋白纯化工艺。

主要优势

  • 图形化用户界面,用于蛋白纯化流程设置
  • 自定义您的缓冲液 – 轻松实现计算和配制多达96种不同的缓冲液
  • 只需在软件界面点击几下,就能获得从母液配制而成的实验用缓冲液

柱层析设置

使用Freedom EVOware®独特的Te-Chrom™向导套件和FluentControl™ TouchTools™直观的触摸屏界面,让层析流程的设置变得简单易用。

轻松设置所有的处理:从柱平衡、上样到洗脱,以及馏分收集和检测。检测数据可用于生成色谱图,并通过系统的样品追溯功能实现数据全流程可追溯。

亮点

  • 低速流速控制,延长停留时间
  • 孔板处理和数据收集流程自动化
  • 纯化样品的均一化
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缓冲液制备

蛋白纯化条件筛选或高通量工艺开发所需的众多数量的不同缓冲液是层析实验令人头痛的问题。Freedom EVOware®的缓冲液创建向导套件可实现多种缓冲液的自动化配制,用于广泛的实验应用。

缓冲液创建向导套件引导用户通过六个步骤来输入工艺流程所需的所有信息,包括母液、目标板或目标管等。然后,该向导会自动计算每孔或管所需的每种母液的体积,并产生一份所需母液量的清单,以简化台面设置。最后,它生成一个可随时运行的Freedom EVOware脚本,可以保存并随时运行。

亮点

  • 易于操作的图形化用户界面
  • 可定制的母液和缓冲液库
  • 在向导中直接创建台面布局,或从DOE软件中轻松导入,如Assist (原GE Healthcare),MODDE® (Umetrics) 或JMP® (SAS)
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视频

Tecan 缓冲液配制向导

Tecan 色谱层析向导




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Tab 06 / 文献
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产品手册

Tecan’s Freedom EVO® liquid handling platform and Fluent® Automation Workstation offer fully automated, parallel column chromatography using Repligen’s OPUS® RoboColumn® system, completely eliminating manual processing steps. Miniaturization and parallel processing help to save precious biologics and reagents, reducing costs and shortening development times for new therapeutics.

The Freedom EVO® and Fluent® platforms offers high throughput automated protein purification and bioprocessing for the development and manufacture of therapeutic agents. The miniaturization and parallelization capabilities of the platforms ensure a robust scale-up process, guaranteeing cost-and time-efficient development.

Using the OPUS® RoboColumns® on the Freedom EVO® and Fluent® platforms enables true parallel chromatography in up to eight columns, offering rapid screening of a range of parameters in the shortest time frame possible, without using sophisticated LC systems.

应用说明

This application note describes the purification of harvested and clarified cell culture fluid (HCCF) samples using OPUS® RoboColumns® and the Te-Chrom™ module on the Fluent® Automation Workstation, and compares the results to a typical lab-scale purification using an ÄKTA® avant (Cytiva).

This application note describes how MSD is using RoboColumns® on the Freedom EVO® platform to qualify HTPD methods for the characterization of mAb purification steps, for both bind and-elute cation exchange (CEX) and flow-through anion exchange (AEX) studies.

Purification of biopharmaceuticals is still dominated by sequential liquid chromatography in a packed column bed, which is not only difficult and time consuming, but also very expensive. This application note describes the implementation of automated resin screening using Repligen’s OPUS RoboColumns on the Freedom EVO liquid handling platform.

Combining PhyTip columns with the Freedom EVO platform offers high throughput automation for sample preparation and protein purification.

The Freedom EVO platform offers complete automation of sample preparation and protein purification using PhyTip columns, allowing straightforward process development and predictable scale-up procedures.

The Freedom EVO workstation can be used to screen chromatographic process parameters, helping to accelerate development of biopharmaceutical purification processes. The system can be used with a wide range of modules and accessories, such as the MediaScout® RoboColumns® miniaturized chromatography columns.

海报

Automated process development on the Freedom EVO platform can accelerate development of both upstream and downstream processes for large-scale bioproduction, as well as improving process analytics.

Automation with the Freedom EVO to accelerate cell culture upscaling, downstream process development and process analytical technology (PAT).

An overview of chromatographic process development tools on the Freedom EVO platform, including finite bath thermodynamic studies, batch binding in PreDictor™ plates, bind/elution studies, and breakthrough/elution experiments with MediaScout RoboColumns.

Tecan 期刊文章

High throughput bioprocess development is essential for optimizing run parameters prior to scale-up. University College London’s Advanced Centre for Biochemical Engineering is harnessing the possibilities afforded by automation, using custom-built scripts and programs to make its liquid handling platforms accessible to inexperienced users.

Biomanufacturing requires careful separation of the molecule of interest from other cellular products to ensure the quality and stability of the final product. This is even more important for the manufacture of biotherapeutics, as the presence of unwanted molecules in pharmaceutical preparations can affect the efficacy and safety of biologically-derived drugs. FUJIFILM Diosynth Biotechnologies is using automated chromatography condition screening to generate more data in less time, helping to improve the performance of purification processes and accelerate biological drug manufacturing.

The biosimilars market is expanding rapidly as the patents expire for an increasing number of high profile biopharmaceutical agents. The complex nature of biologics requires extensive characterization of the production techniques and in vivo effects of new biosimilars before they can be released onto the market. Coherus Biosciences is using advanced laboratory automation to help screen chromatography conditions as part of its downstream purification processes for new biosimilars.

Merck KGaA has implemented automated miniature column chromatography protocols to improve throughput and reduce the amount of material required for the development and characterization of new chromatography media, allowing more measurements to be performed in less time.

SomaLogic's SOMAscan® proteomics technology is helping to identify new biomarkers for a wide range of disease states. Capable of simultaneously measuring thousands of proteins in low volume biological samples, this technique is ideal for the detection of low abundance proteins.

Thermo Fisher Scientific has developed innovative sample processing tools designed to simplify and accelerate analytical workflows. Offering automation-friendly affinity purification for proteins and antibodies, this provides a robust solution for high throughput preclinical research and development.

UCL’s Advanced Centre for Biochemical Engineering is harnessing the flexible automation capabilities of its Freedom EVO workstations to explore novel bioprocessing applications for the production of ‘next generation’ medicines, including protein-derived therapeutics, vaccines and cells for therapy.

Tecan and GE Healthcare are working together to increase the quality and consistency of high throughput protein purification for process development, combining the Freedom EVO workstation with PreDictor 96-well plates pre-filled with BioProcess™ chromatography media.

UCB has increased the throughput of its antibody purification pipeline by using a Freedom EVO workstation to miniaturize its chromatography applications, allowing the company to investigate far more parameters in a fraction of the time, while consuming significantly less material.

The combination of the Freedom EVO platform and Atoll’s MediaScout RoboColumns offers a powerful tool for fully automated high throughput process development, allowing valid chromatographic conditions to be used without the need for sophisticated LC systems.

Scientists at Bayer Schering Pharma’s Berlin research facility have integrated two Freedom EVO workstations into their protein production process, including automation of GE Healthcare’s MultiTrap® 96-well plates.

仅供研究使用。