硅油对治疗性抗体结构、稳定性及聚集效应的分子机制研究——以DUPIXENT?为例

为解决预充式注射器中硅油导致蛋白药物聚集的行业难题，研究人员以DUPIXENT?单抗（dupilumab）为模型，通过ITC、CD、NMR等技术揭示硅油通过疏水作用与抗体弱结合（毫摩尔级亲和力），虽不改变蛋白结构但会加速热应激下的聚集。该研究为优化生物制剂稳定性提供了关键数据支撑。

　　

在生物制药领域，预充式注射器(PFS)因其给药精准、使用便捷成为蛋白类药物的主流递送方式。然而，这些注射器内壁涂覆的硅油润滑剂却像一把双刃剑——虽然能确保推杆顺滑运行，但脱落的硅油微滴可能引发蛋白药物聚集，直接影响疗效和安全性。以特应性皮炎明星药DUPIXENT?（dupilumab）为例，其PFS制剂中已检测到204个/毫升的硅油颗粒，但硅油如何影响这类治疗性抗体的分子机制仍是未解之谜。

为破解这一难题，受默克公司资助的研究团队展开系统研究。通过等温滴定量热法(ITC)首次量化了硅油与dupilumab的相互作用，发现两者通过疏水作用形成毫摩尔级弱结合；圆二色谱(CD)、色氨酸荧光和二维核磁共振(¹³
C-¹
H NMR)证实硅油不会改变抗体构象；但动态光散射(DLS)和流式成像技术发现，硅油会显著加速热应激条件下的蛋白聚集，这可能是由于吸附在油滴表面的蛋白发生局部去折叠或胶体稳定性下降所致。

主要技术方法：使用市售DUPIXENT? PFS作为样本来源，通过流式成像(FlowCam)定量硅油颗粒；采用ITC测定结合参数，CD和荧光光谱分析二级/三级结构，NMR检测原子级构象变化，DLS监测聚集动力学；所有实验均模拟商业制剂pH 5.9的组氨酸缓冲体系。

【硅油微滴存在于DUPIXENT?预充式注射器制剂】
FlowCam成像显示商业制剂中存在典型圆形硅油颗粒（平均204颗粒/毫升），而对照缓冲液未见该现象，证实硅油确实从注射器内壁渗入药液。

【讨论】
研究首次阐明硅油与治疗性抗体的相互作用具有非特异性、弱亲和特性，这解释了为何常规结构检测手段难以捕捉其影响。更重要的是，发现硅油在热应力下促聚集的作用机制，为优化PFS生产工艺提供了明确方向——需在润滑效果与蛋白稳定性间取得平衡。

【结论】
该工作揭示硅油通过疏水作用与单抗可逆结合，虽不引发结构畸变但会降低热力学稳定性。这一发现对生物类似药开发具有双重意义：既证实硅化包装的短期安全性，又警示长期储存或运输时需严格控制温度波动。论文发表于《Journal of Pharmaceutical Sciences》，为行业制定硅油使用标准提供了分子层面的理论依据。