单克隆抗体（mAbs）类药物能够抑制乳腺肿瘤生长、阻断类风湿性关节炎效应，并可治疗白血病、结肠癌、哮喘及骨质疏松症等多种疾病。制药企业通过基因工程改造活细胞，在大型生物反应器中培养这些细胞，进而收集细胞所产生的单克隆抗体蛋白。
为支持此类药物的生产，近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）联合生物技术公司MilliporeSigma及美国生物制药制造创新研究院（NIIMBL），共同开发出一种"活体"标准物质——经过特殊改造的活细胞，可生产具有明确特性的单克隆抗体。
NIST生物学家Zvi Kelman表示："我们的标准物质将帮助生物制药企业优化生产工艺与质量保证方法，助力美国工业界保持在开发新型救命药物领域的领先地位。"
此外，该标准物质还可助力设备制造商开发更先进的细胞培养基、分析硬件及用于细胞培养的生物反应器。它还能作为培训工具，帮助满足该领域对专业技术人才的需求。
全球单克隆抗体市场正快速增长，2024年估值已达2490亿美元，预计到2031年将突破6190亿美元。
产业界的永续资源
制药企业生产单克隆抗体需克服诸多挑战。例如，活细胞无法产出完全相同的单克隆抗体蛋白副本——这些蛋白质可能存在细微差异。因此，生物制造商必须检测mAb药物的质量与均一性，以确保其安全有效。
2016年，NIST首次发布名为"NIST单克隆抗体（NISTmAb）"的参考蛋白来满足这一需求，该蛋白附有详尽的测量特性清单。制造商使用NISTmAb蛋白校验其检测仪器与方法的准确性。原始NISTmAb材料已被制药业广泛采用，目前成为NIST最畅销的标准物质之一。然而，由于NISTmAb分子代表生物制造的终端产物，它无法为改进药物生产工艺提供直接参考。
为此，研究人员开发出由能产生NISTmAb蛋白的生物细胞组成的“活体”标准物质（RM）。制造商借助该物质，可观察生物反应器设计、细胞培养方法以及纯化储存等环节如何影响NISTmAb蛋白的最终特性，从而获取改进自身药物生产的线索。
生物技术行业通常采用中国仓鼠卵巢（CHO）细胞生产单克隆抗体，该细胞系具有产量高、安全性好等显著优势。鉴于业界80%的mAb治疗药物均使用此类细胞生产，NIST同样选用CHO细胞研制新型标准物质。该物质被命名为NISTCHO，其设计目标是产出CHO细胞版本的NISTmAb蛋白。
由于存量耗尽必须再次采购；而现在他们能获得持续供应，无需每次测试都向NIST申请新样本。"
NIST于两年前推出初版NISTCHO，当时被归类为"研究级测试材料"，分发至多家实验室进行测量与结果比对。相比之下，新版NISTCHO是成熟的标准物质（RM），经过多年研究验证，可提升至参考测量、质量保证及生产工艺开发等应用层级。
该标准物质正式名称为"参考物质8675 NISTCHO——生产cNISTmAb的CHO-K1克隆细胞系"，每毫升溶液含约1000万个NISTCHO细胞。
“活体”标准物质的制备与测量
为开发该标准物质，MilliporeSigma科学家将编码NISTmAb蛋白的基因插入CHO宿主细胞，随后通过克隆筛选流程识别出既能高效增殖又能高产mAb蛋白的单细胞（即克隆）。最终选用表现最优的克隆作为NISTCHO的基础。
NIST研究人员还测量了制造mAb蛋白的基因与CHO基因组中其他基因的比例。NIST确保客户购买的每瓶NISTCHO细胞中该比例保持一致（在测量的不确定度范围内）。
NIST为食品、燃料、环境健康与安全等众多行业提供逾千种标准物质。从胆固醇到水泥，花生酱到油漆，标准物质使实验室能精准测量和理解各类物质，为食品安全、建筑稳固及血液检测结果准确性提供保障。
