下游工艺占生物制药生产成本的80%,其中色谱分离环节能吃掉60%。但业内有个心照不宣的浪费:那些单价堪比一辆家用轿车的ProA树脂,在多产品工厂里往往只发挥了不到10%的物理寿命,就被迫报废。不是因为柱效垮了,也不是因为配基脱落了,而是因为行业默认一条铁律——一根树脂柱只能伺候一个产品。
这条铁律在COVID-19期间差点让供应链崩盘。当色谱树脂全球缺货、临床供药线告急时,那些提前打破”一对一”禁忌的企业反而保住了生产节奏。现在,BioPhorum 2026年最新指南把这套”多产品树脂复用”(MRR,Multi-product Resin Re-use)的方法论完整摊在了桌面上。它不再是疫情期间的权宜之计,而是一套可验证、可注册、可规模化的标准工艺。
BPOG文章链接A practical guideline for implementing multi‑product resin re‑use in biopharmaceutical manufacturing
MRR的本质:设备能共用,树脂凭什么不行?
答案是可以,但前提是你要在科学上证明三件事:上一款产品被彻底洗掉了、树脂性能没垮、下一款产品不会受到任何实质性影响。这三件事背后,是一整套基于ICH Q9(R1)的风险管理框架,以及五个必须完成的实验室研究模块。
听起来门槛很高?其实不然。生物制药工厂里的反应罐、层析系统、超滤膜包早就实现了多产品共用,唯独树脂被排除在外,更多是出于保守而非技术限制。指南的核心论点很直接:既然你能证明不锈钢设备清洗后没有携带,同样的逻辑稍加升级就能套用到树脂上。
ProA树脂:为什么它是MRR的硬骨头?
不是所有树脂都能一视同仁地推进MRR。BioPhorum把初始焦点放在了ProA(蛋白A亲和层析)上,原因很简单——它最难搞。
ProA树脂的困境可以用三个词概括:贵、脏、娇贵。
| 痛点 | 具体表现 |
|---|---|
| 料液复杂 | 上游收获的细胞培养液(HCCF)成分极其复杂,给树脂清洗和微生物控制带来巨大挑战 |
| 成本高昂 | 亲和分离模式决定了ProA树脂价格显著高于离子交换或疏水层析树脂 |
| 配基脆弱 | ProA配基对强碱清洗敏感,传统0.1N NaOH以上的清洗条件可能损伤配基,清洁与保柱之间需要精确平衡 |
这就导致了一个尴尬局面:ProA是下游工艺中最贵的耗材,却也是最”娇气”的。你想用强碱把它彻底洗干净,又怕把配基洗脱落了;你想温柔对待它,又担心上一款产品的残留会污染下一批。
下一代耐碱ProA树脂(如MabSelect SuRe、PrismA)的出现,让这道选择题有了更宽的解题区间。它们能够承受更严苛的清洗条件,为MRR扫清了最大的物理障碍。
实验室五步法:从”敢不敢用”到”能不能用”
在把MRR推进到GMP车间之前,实验室里必须完成五层验证。这不是走形式,而是决定整套策略能否成立的地基。
产品降解研究 → 树脂清洗循环开发 → 产品携带定量 → MRR适用性评估 → 树脂复用寿命研究
第一步:证明产品能被”洗死”
这是最反直觉的一环。MRR不要求你把产品洗得”一点痕迹没有”,而是要求证明产品在清洗条件下会降解失活。指南引用了一项典型研究:将单抗暴露于0.1M至1.0M NaOH中15至60分钟,通过SEC-HPLC和SDS-PAGE可以清晰观察到降解片段。只要产品失去了生物活性,即便有痕量残留,其安全风险也会大幅下降。
第二步:开发清洗循环
基于降解图谱,设计最优的strip/clean方案。对于ProA,行业常用的策略是pH脉冲——在酸性与碱性缓冲液之间多次切换,配合静态浸泡,确保低流速区域也能被充分清洗。
第三步:定量产品携带
这是监管最关注的数字。传统单产品复用只需监测空白洗脱的UV280积分,但MRR需要更灵敏的方法。
| 方法 | 灵敏度 | 适用场景 |
|---|---|---|
| BCA/Bradford | ppm级 | 常规清洗验证 |
| 清洁ELISA | ppb级 | 特定产品残留检测 |
| CE-LIF | ppb级 | 痕量蛋白表征 |
| LC-MRM | 10 ppb级 | 多肽 surrogates 精确定量 |
| Binding ELISA/SPR | ppt级 | 活性残留检测 |
第四步:适用性评估
逐产品评估风险。高活性/高毒性产品(日允许暴露量<<10μg/day)会被直接排除。平台工艺(如CHO细胞表达的mAb系列)更容易通过评估,因为料液背景相似、杂质谱一致。
第五步:寿命研究
在小柱上模拟最坏情况——低收率分子、难清洗分子、不同分子类别(如mAb与Fc融合蛋白)交替循环,验证在多产品交替使用场景下柱效和收率全程稳定。
关于病毒清除:对于ProA这类结合-洗脱模式,ICH Q5A(R2)指出循环树脂的病毒清除能力不低于新树脂,因此GMP规模通常不需要重复开展病毒清除验证。
被忽略的第零步:E&L相容性研究
BioPhorum指南从设备清洁验证角度系统覆盖了 rinsate 监测(TOC、bioburden、endotoxin)和柱效跟踪(HETP、载量),但在USP <665>和<1665>框架下的工艺组件E&L系统性研究方面,原指南的内容相对有限。
当一根ProA树脂经历数十次乃至上百次的酸碱交替、高温冲洗和不同产品料液的浸润,它不仅仅是在”吸附-洗脱”产品,其自身的物理化学状态也在被持续应力。琼脂糖基质可能水解,交联剂可能断裂,ProA配基可能以片段形式脱落,甚至色谱柱的O型圈和筛板也可能释放低聚物。这些浸出物(leachables)与产品携带(product carryover)是两个完全不同的风险维度:前者是树脂”自我降解”的产物,后者是上一批次产品的残留。
| E&L风险维度 | MRR下的特殊挑战 |
|---|---|
| 浸出物谱图漂移 | 不同产品的缓冲液pH、离子强度、接触时间不同,可能改变树脂的浸出行为。酸性产品料液可能加速基质水解,碱性洗脱可能增加配基脱落 |
| 累积应力效应 | 产品切换时的”深度清洗”往往比单产品常规清洗更剧烈(更高浓度NaOH、更长静态浸泡),这相当于给树脂施加了超常规老化应力 |
| 下游清除差异 | 产品A的后续工艺可能对ProA片段有极强的清除能力,但产品B可能缺少这道精纯步骤。同一根树脂的浸出物,对不同产品意味着不同的安全边界 |
| 毒理学评估碎片化 | 当前多数企业仅监测leached ProA,但树脂浸出物远不止这一种。缺乏完整的可提取物(extractables)谱图,就无法用PDE(Permitted Daily Exposure)模型做真正的安全评估 |
在CTD申报中,浸出物数据可以整合进3.2.S.2.6工艺开发章节,作为”工艺相关杂质”的一部分提交。主动提供leached ProA累积趋势图和下游清除验证,能显著提升监管机构对MRR策略的接受度。
🟢 我们建议:
一个务实的做法是,在MRR小规模寿命研究的后期,同步采集空白洗脱液和再生废液,用LC-MS做非靶向筛查。如果发现在第N次产品切换后出现了新的色谱峰,即便浓度在ppm以下,也需要鉴定结构并评估毒理相关性。这比单纯监测收率下降或柱效变化更能提前预警树脂的”化学死亡”。
🔴 实践警示:多数企业MRR验证方案聚焦于柱效、收率和产品携带,往往忽略”可提取物谱图建立”这一步——没有基线谱图,就无法判断寿命终点附近是否出现了新的浸出物类别,也无法为CTD申报提供完整的E&L数据包。建议在首次MRR验证研究中即纳入可提取物谱图建立,而非事后补做。
风险矩阵:18家企业共同画出的雷区地图
BioPhorum向成员企业发放了问卷,18家公司全部回应。汇总后的风险矩阵揭示了MRR最真实的障碍不在技术,而在可控性。
| 风险类别 | 典型失效模式 | 缓解策略 |
|---|---|---|
| 清洗不彻底 | 树脂深层或O型圈附近残留未接触清洗液 | pH脉冲+静态浸泡+反向流;柱效(HETP)放行检测 |
| 产品携带 | 上一产品活性成分进入下一产品 | 空白洗脱运行;ELISA/LC-MS检测;基于失活产品的安全限值 |
| 微生物污染 | 上一批次微生物在树脂上定植 | 与单产品复用相同的生物负载/内毒素监测;放行前取样 |
| 病毒安全 | 病毒在树脂上跨产品传播 | ProA结合-洗脱模式本身具有正交指示(收率、杂质清除);ICH Q5A(R2)指出循环树脂的病毒清除能力不低于新树脂 |
| 树脂老化 | 强碱清洗导致配基脱落、载量下降 | 限制高强度碱洗仅用于产品切换;下一代耐碱树脂;收率与色谱图监控 |
| E&L浸出 | 反复应力导致树脂基质/配基碎片进入产品 | 建立可提取物谱图;监测leached ProA及TOC趋势;评估下游清除率与PDE |
值得注意的是,病毒清除是很多人担心的点,但指南给出了一个强支撑:对于ProA这类结合-洗脱模式,现有数据表明循环树脂的病毒清除能力不低于新树脂,因此GMP规模通常不需要重复开展病毒清除验证。
从临床前到临床:MRR的注册路径怎么写?
科学上说得通,监管上能不能过?这是MRR从概念走向落地的最后一道门。
指南给出了CTD申报的”地图”。对于临床阶段,关键信息通常放在3.2.S.2.6(工艺开发),需要提交产品降解研究、多产品循环研究以及清洗有效性数据。如果是商业化申报,则需要在3.2.A.1(设施与设备)中明确树脂是”多产品共用”,并阐述防止交叉污染的具体措施。
| CTD章节 | MRR相关内容 |
|---|---|
| 3.2.S.2.6 | 支持MRR的代表性小规模数据:降解研究、多产品循环、清洗验证、E&L浸出物数据 |
| 3.2.A.1 | 设备与材料的使用方式(专用/共用);新引入产品适用性评估标准 |
| 3.2.S.2.2 | 树脂复用条件与最大循环数(NMAX) |
| 3.2.S.2.5 | 商业化规模的树脂寿命验证方案(持续工艺验证) |
| 3.2.R | 可比性方案(Comparability Protocol),预设MRR实施标准 |
BioPhorum成员企业的经验表明,与监管机构提前沟通是关键。IND/IMPD阶段虽然不要求像商业化那样详尽的验证包,但建议在申报资料中主动说明树脂共用策略、产品切换清洁程序以及风险控制逻辑。已有企业在COVID-19期间通过这种方式,成功获得了FDA等监管机构对临床GMP MRR的默许甚至明确认可。
🟡 我们建议:树脂E&L数据包(可提取物谱图 + 浸出物累积曲线 + PDE评估)建议在IND/IMPD阶段即纳入申报,而非等到商业化或审评发补时才被动补充。提前建立完整的E&L基线,能让整个MRR注册路径更顺畅,同时为后续新引入产品提供可复用的安全评估框架。
MRR省下的不只是树脂钱
把MRR仅仅理解为”省耗材”是一种窄化。减少换柱意味着更少的人工拆装、更短的停产时间、更低的缓冲液消耗,以及更小的仓储压力。在供应链波动(如地缘冲突、疫情反复)背景下,MRR本质上是一种供应韧性策略。
但这里有一个尚未被充分讨论的命题。BioPhorum在指南末尾抛出了这个问题:如果复用策略减少了树脂废弃,却显著增加了清洗试剂、水和能源的消耗,它的全生命周期碳足迹真的更优吗?对于已经把ESG目标写入年报的生物制药企业,这可能是下一个需要量化的战场。
而E&L研究的加入,让这道算术题又多了一个变量:反复深度清洗和树脂老化导致的浸出物增加,是否意味着更多的下游精纯负担?如果为了控制浸出物而不得不在后续步骤增加一道过滤或层析,省下的树脂成本是否又被抵消了?这些问题没有标准答案,但值得每一个推进MRR的团队在立项阶段就纳入模型。
下一步该做什么?
如果你的工厂正在评估MRR,不妨先做一个内部审计:你现有的产品组合中,有多少是CHO平台表达的mAb或Fc融合蛋白?这些分子是否共享相似的层析缓冲体系?如果答案是肯定的,你已经站在了MRR的起点上。
但在启动之前,建议先回答一个E&L问题:你的树脂寿命监测方案里,除了leached ProA,有没有建立完整的可提取物谱图?如果没有,下一步的小规模研究就该把非靶向LC-MS加进去——不是为了发文章,而是为了在产品切换时,能确切知道树脂在”呼吸”什么,而不是只看它还能不能”喘气”。
伯朗氏实验室专注于生物制药生产组件E&L研究,可提供ProA等色谱树脂的完整E&L数据包(可提取物研究 + 浸出物关联研究 + PDE评估),支持MRR策略的注册申报路径。了解更多,请访联系我们。电话:
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**参考来源**
[1] BioPhorum Operations Group Ltd. A practical guideline for implementing multi-product resin re-use in biopharmaceutical manufacturing.





