mAb不安定性メカニズム
タンパク質の分解は、化学的不安定性と物理的不安定性に分類できるさまざまな不安定性メカニズムに起因する可能性があります。化学反応は物理的な不安定性につながる可能性があるため、これらの不安定性は密接に絡み合っています29日 物理的不安定性は化学的に影響を受けやすい残基へのアクセスを与えるか、相互作用する可能性のある残基間のギャップを閉じるかもしれません、28不安定性の元々の原因が何であるかを知るのが難しいとしても。たとえば、Luoら。30凝集体におけるいくつかの化学修飾の存在を示した。ただし、これらの変更が存在するか、集計前に存在しないかについては結論を出しませんでした。
化学的不安定性
ジスルフィド結合の形成を含む酸化は、最も頻繁な化学分解の1つです。これは、酸化剤（過酸化物、光、金属など）が存在する場合、または存在しない場合に発生し、自動酸化と呼ばれます。28 メチオニン、ヒスチジン、システイン残基など、一部の残基は特に酸化されやすい。28、 31 ジスルフィド結合の形成は、チオレートアニオン中間体を含む2つの酸化された遊離残基間で発生するシステイン酸化の結果の1つです。24 これらのブリッジの形成は分子内または分子間であり、基本的な環境で強化されます。28タンパク質のもう1つの主要な化学的分解プロセスは脱アミド化であり、主にアスパラギンに影響を与え、グルタミン残基にも影響を及ぼします。これは、酸塩基反応であり、プロトンドナーとして機能する可能性のある特定の近くの残基（たとえば、スレオニンまたはセリン）の存在によって促進され、環状ペプチド中間体が形成され、ポリペプチド構造に歪みが生じる可能性があります。25、 32、 33 アスパラギンの場合、スクシンイミド中間体は自発的にアスパラギン酸またはイソアスパラギン酸に加水分解されます。34mAbsの断片化は、ジスルフィド結合またはペプチドで発生する可能性があります。28ジスルフィド結合の破壊により、完全鎖の断片が生じます（例、「ワンアーム」mAb、遊離軽鎖）。28ペプチド結合の切断は、性質とサイズが異なる低分子量種をもたらし、酵素的または非酵素的メカニズムによって引き起こされる可能性があります。その柔軟性とアクセシビリティのため、不安定領域のメカニズムが完全に特徴付けられていない場合でも、ヒンジ領域は特に切断の影響を受けやすくなっています。28、 33 例えば、コルドバ等。35は、ヒンジ領域のパパイン部位でのmAb切断を研究しましたが、プロテアーゼ阻害剤の添加によって変化しないことがわかったため、非酵素的メカニズムを結論付けました。アスパラギンとアスパラギン酸の残基は、おそらくスクシンイミド中間体を介して、自然発生的な加水分解の影響を特に受けやすいようです。ただし、この分解経路は、治療用mAb製品の寿命中に通常遭遇しない条件（高酸性条件および高温）でのみ観察する必要があります28、 31 そして、適切な処方により予防された。31糖は、mAb製剤の安定化賦形剤として、およびIVバッグ（5％デキストロース）の希釈溶媒として使用されます。メイラード反応としても知られている糖化は、アマドリ転位を受けて安定したケトアミンを形成し、タンパク質の構造と機能に影響を与え、褐変の原因となるシッフ塩基の形成を通じて、還元糖とタンパク質の間で発生します。24、 36細胞培養の生産から投与まで、mAbの寿命の間に数回発生する可能性があります。37賦形剤に関しては、現在、非還元糖がほとんど唯一使用されています。しかしながら、還元糖は、非還元糖からの分解生成物として依然として見られるかもしれない。38mAbの化学修飾の影響は、その場所に大きく依存します。28、 39 たとえば、Fcフラグメントで発生する脱アミド化による影響はほとんどない可能性がありますが、FabフラグメントのCDRにある場合、結合親和性とmAb効力が低下する可能性があります。39酸化は同じ結果をもたらす可能性があり、Fcフラグメントにある場合、FcRnへの結合親和性を低下させ、マクロファージへの親和性を低下させるか、mAbクリアランスを増加させます。31、 40 さらに、いくつかの研究では、化学的不安定性が立体配座の改変と凝集につながる可能性があることが示されています。41 例えば、バーキット等。42メチオニンの酸化は二次構造を不安定化しやすいことを示した。mAbの化学修飾により、等電pH（pI）値が変化することにより、電荷が不均一になる可能性があります。脱アミド化で見られるように、全体的な負電荷の増加（pI値の減少）、31酸化またはコハク酸イミドの形成に見られるように、全体的な正電荷の増加（pI値の増加）により、塩基性の変異体が生じるのに対し、酸性変異体が生じます。pI（1ユニット以上）の主要な変更は、薬物動態の変化の原因である可能性があります。43 興味深いことに、いくつかの研究は、pIの増加が、組織の取り込みの増加から、mAbの血清半減期の減少を引き起こす可能性があり、皮下バイオアベイラビリティを変化させるように見えることを示しています。44、 45 一方、pIの減少は、mAbの全身クリアランスの全体的な増加の原因であると思われました。45
身体的不安定
タンパク質の変性とは、アンフォールディングにより高次構造が失われることを指します。これは、前述の化学的不安定性、または極端な温度やpHなどの環境条件に起因する可能性があります。アンフォールディングの結果は、mAbの機能の直接摂動、例えばヒンジの柔軟性の低下、または凝集の促進である可能性があります。28集約は主要な物理的不安定性です。46 これは、サイズやそれらを結合する結合の性質に関係なく、最初はネイティブで折り畳まれたタンパク質から高分子量種（多量体）へのアセンブリです。29日 凝集体は、弱い非特異的結合（ファンデルワールス相互作用、水素結合、疎水性および静電相互作用）のみから形成され、一次構造は変化せず、この現象は物理的凝集または自己会合と呼ばれるか、ジスルフィド結合を含む共有結合を含みます。そして、共有結合凝集と呼ばれます。24、 29日 どちらのメカニズムも、可溶性凝集体または不溶性沈殿凝集体の形成につながる可能性があります。凝集は、特に後の段階では、しばしば不可逆的であり、凝集体は、非ネイティブなコンフォメーションを持つ高レベルのタンパク質を含むことがよくあります。24、 27日、 47不可逆的な集約は、Lumry-Eyringモデル（式1）で説明できる複数ステップのプロセスです。しかし、内山が述べたような他の凝集経路が存在します。27日式1、Lumry-Eyringモデル（N：ネイティブ、U：展開、D：非アクティブ）：N ↔ U → D