3C-PCCの運転条件をモデルで決める：予測との差は最悪でも7%未満

抗体の力価が5 g/L級に上がると、Protein A抗体に特異的に結合するProtein Aを担体に固定し、抗体だけを選択的に捕まえて精製する手法です。抗体医薬の最初の精製工程として定番になっています。詳しく →カラムの運転条件は、流速もカラム切り替えのタイミングも、実験で一つずつ振るには試料も時間も足りません。2025年にBiotechnology Progressに掲載された論文は、この条件探索をモデル計算で行い、実験で検証しました。予測との差は、最悪の条件でも7%未満。

連続キャプチャー複数の小型カラムを切り替えながら樹脂を破過近くまで使い切る、連続運転式の捕捉方式。詳しく →（複数のカラムを切り替えながら、レジンクロマトグラフィーで目的物や不純物を結合させる粒子状の充填材。精製モードごとに使い分ける。詳しく →の容量を使い切る運転）の担当者には条件立ち上げの負担を、購買や営業の担当者にはレジンと装置の使われ方を考える手がかりを与える報告です。

ただし、モデルが当たったことと、自社の抗体で当たることは別の問いです。連続キャプチャー精製の最初に、目的の抗体を担体にまとめて捕まえ一気に純度を上げる工程。Protein Aが代表。詳しく →の基本は抗体の連続精製（PCC/MCC）にあります。

論文は、条件探索をどんな枠組みでモデルに置き換えたのか？

生産性とレジン利用率のトレードオフをモデルに組み込み、パレート最適化で運転条件を選ぶ枠組みです。

3カラム周期向流クロマトグラフィー固定相と移動相の間での物質の相互作用（分配・吸着・イオン交換など）の差を利用して、混合物中の成分を分離・精製する操作の総称。詳しく →（3C-PCC）は、3本のカラムを切り替えながら、順に「ロード、洗浄、溶出」を回す運転です。1本目から破過破過とは、フィルターやクロマトグラフィー担体が保持・吸着できる限界を超え、捕らえるはずの物質や微生物が出口側へ漏れ出す現象です。詳しく →した抗体を2本目が捕捉するので、1本目はレジンの容量を使い切るまでロードできます。

運転側で動かせるパラメータは、主に2つ。流速と、どこまで破過したらカラムを切り替えるかを決める破過率です。この2つは、相反する目的を引っ張り合います。

• 流速を上げる⁠：単位時間あたりの処理量（生産性）は上がる。
• その代償⁠：破過が早く始まり、レジンの容量を使い切れずにレジン利用率（capacity utilization）が下がる。

パレート最適化は、これ以上どちらかを改善すると、もう片方が悪化する限界の線を引き、その線上から運転条件を選ぶ考え方です。論文は、バッチ運転と連続運転の両方を、複数の供給濃度で比較しています。

結果のなかで目立つのは、破過曲線樹脂が飽和し目的物が素通りし始める様子を記録した曲線。DBCはこの曲線から読み取ります。詳しく →の形状が最適化に大きく効くことです。破過曲線は、カラム出口の抗体濃度の立ち上がりを時間に沿って描いた線。この形状が違えば、同じモデルでも最適な運転条件は動きます（測定法はProtein Aの動的結合容量（DBC）にあります）。

実験での検証：予測とのずれは最悪でも7%未満

モデルの予測と実験結果の差は、最悪の条件でも7%未満でした。

実験では、Protein AレジンのMabSelect SuRe pcc（Cytiva）を使い、高力価の清澄化ハーベスト液から抗体を連続でキャプチャーしています。溶出液はプールし、陽イオン交換レジンのCapto S ImpAct（同社）による連続ポリッシング捕捉工程の後、電荷や疎水性の違いを使って残った副産物を削り純度を上げる磨き上げ精製。詳しく →に回しました。ポリッシングは、Protein Aのあとに残る不純物を除去する工程です（抗体精製ポリッシング）。

ここで効くのが「最悪の場合でも」という書き方です。平均ではなく、試した条件のなかで最もずれた条件の値と読めます。著者らはこの結果をもとに、3C-PCCを2段つなぐ（キャプチャーのあとにポリッシング）プロセスを提案し、レジン1 mLあたり毎時約100 mgの生産性を示しています。

重要：論文が示していないことは、どこで線を引けば読み違えないのか？

7%という精度は、論文が検証した抗体・レジン・条件範囲の内側の値です。

数値の読み違いが起きやすいのは、検証範囲の外です。

• 1つめ、材料の範囲⁠：モデルの出力は、精製した抗体溶液を使って3種類のProtein Aリガンドで検証されています。一方、実際の清澄化ハーベスト培養液から細胞や破片を取り除いて目的物質を含む上清を回収し、後工程に渡せる清澄な液にする工程です。詳しく →液からの連続キャプチャーで検証したのは、MabSelect SuRe pccとCapto S ImpActの組み合わせと、論文が使った供給液の範囲です。
• 2つめ、条件の範囲⁠：7%は論文が試した条件範囲の値で、力価や滞留時間をその外へ動かしたときに当てはまるかは、論文の外の問いです。
• 3つめ、最適化の目的に入っていないもの⁠：最大化したのは生産性とレジン利用率の2つです。無菌性の管理、カラム切り替えの制御の安定性、レジンの劣化といった負担は、目的関数の外にあります。
• 4つめ、約100 mgという数値の使い方⁠：論文が提案したプロセスでの値で、自社の収率やレジンの単価、運転時間に当てはまる値ではありません。

別の抗体や別のレジンでは、破過曲線の形状が変わり、最適条件も動きます。形状が最適化を左右する以上、自社の抗体、レジン、実際のハーベスト液で破過曲線を取り直さなければ、7%という精度は持ち込めません。レジンは使用可能なサイクル数樹脂を負荷から洗浄・溶出・再生まで1回使うごとに数える回数。寿命管理の基本単位になる。詳しく →で寿命が決まるため、利用率を上げてサイクル数を増やすと、交換の頻度も上がります（Protein Aレジンの寿命とコスト）。

論文が示したのは最適化の枠組みです。自社の抗体とレジンに当てはまる数値かどうかは、実測でしか確かめられません。

明日から確かめられること

自社の破過曲線を持っているかどうかが、この論文の枠組みを使えるかの分かれ目です。

連続キャプチャーの導入検討や、装置メーカー・受託先との打ち合わせに使える項目です。

• 破過曲線⁠：自社の抗体、レジン、実際の清澄化ハーベスト液で取得したか。レジンを変更したときに取り直す手順があるか
• 制約の所在⁠：生産性とレジン利用率のどちらが制約か。レジンの購入費が重いのか、設備の稼働時間が重いのか
• 実機での検証⁠：モデルの予測を実機で確認する試験を計画しているか。ずれの許容幅を先に決めているか
• レジンの寿命⁠：連続運転での交換頻度を、コストに織り込んだか
• 運転条件の根拠⁠：メーカーや受託先が示す運転条件は、自社の破過曲線に基づく計算か、一般的な推奨値か

装置は連続クロマトグラフィー装置、レジンはProtein Aレジンで比較できます。上流の連続化との組み合わせは連続生産とプロセス強化、連続精製を支えるPAT（プロセス分析技術）は連続精製のPATにあります。

参考文献

• Silva TC, Isaksson M, Nilsson B, Eppink M, Ottens M. Optimization of multi-column chromatography for capture and polishing at high protein load. Biotechnol Prog. 2025;41(5):e70047.（3C-PCCのモデル化とパレート最適化、予測との差が最悪でも7%未満、2段の3C-PCCで約100 mg/mLレジン/hの生産性）