離子交換層析 (IEC) 是一種簡(jiǎn)單、通用且經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù),已成為許多載體純化的關(guān)鍵步驟。IEC分為陰離子/陽(yáng)離子交換柱,其中AEC(Anion-exchange chromatography)適用于AAV純化,是大規(guī)模AAV生產(chǎn)中去除空衣殼的主要手段。AAV衣殼亞種之間因表面電荷的差異導(dǎo)致不同的的等電點(diǎn)??找職I在6.3左右,包裝了完整基因組DNA后的病毒顆粒PI大致為5.9。AAV與基質(zhì)之間的靜電相互作用正是取決于衣殼的等電點(diǎn)(pI)和緩沖液的pH值。基于這一原理在正電荷固定相上進(jìn)行樣品的分離純化,去除雜質(zhì)(如空衣殼和部分衣殼),并有效地回收目的載體。ArcticZymes于2005年在Olso證券交易所上市,精于規(guī)?;a(chǎn)獨(dú)特特性的酶產(chǎn)品。遼寧分子研究高鹽核酸酶70950-150
Mayer等(2023)以measles virus(麻疹病毒,MV)為例,評(píng)估了四種不同核酸酶(BenzonaseTM、DeneraseTM、M-SAN HQ中鹽核酸酶及SAN HQ高鹽核酸酶)對(duì)于染色質(zhì)DNA去除的效果。Vero細(xì)胞通過(guò)微載體貼壁培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)麻疹病毒MV,72hr后收獲上清液,使用3μm cellulose filter(Sartorius)過(guò)濾后分裝多份,置于-80℃保存便于后續(xù)使用。在解凍后的上清中調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)鹽濃度,并加入50 U/ml核酸酶,37℃孵育2hr進(jìn)行消化,消化后留樣;將消化后上清液過(guò)Capto Core 700 (Cytiva)柱子,收集流穿液,之后洗雜、洗脫,并分別留樣。通過(guò)SDS-PAGE分析發(fā)現(xiàn),相比Benzonase等傳統(tǒng)核酸酶,在生理鹽條件下M-SAN HQ中鹽核酸酶更高效將染色質(zhì)DNA剪切成更小片段,甚至將核小體DNA剪切更徹底。湖南高鹽核酸酶70921-202ArcticZymes Technologies成立于20世紀(jì)80年代后期,總部位于挪威北部的特羅姆瑟(Troms?)。
氯化銫(CsCl)/碘克沙醇密度梯度離心大概是經(jīng)典的AAV純化技術(shù)了。這種技術(shù)適用于所有血清型且分辨率高,但是因生產(chǎn)工藝很難放大,低通量等缺點(diǎn)阻礙了其在工業(yè)中的應(yīng)用。繼密度梯度離心之后,色譜法不斷發(fā)展,并逐漸成為一種成熟的、主流的方法。色譜法通過(guò)載體的凈電荷、疏水性、對(duì)配體的親和性、大小以及其他性質(zhì)來(lái)分離并純化載體。這類技術(shù)有諸多的優(yōu)點(diǎn):更具可擴(kuò)展性和成本效益,可多次重復(fù)使用,可并行運(yùn)行或串聯(lián)運(yùn)行,還可有效去除非定植劑,這是開(kāi)發(fā)后期的一個(gè)關(guān)鍵方面。
一般來(lái)說(shuō),生物生產(chǎn)工藝用的核酸酶以BenzonaseTM(BenzonaseTM是Merck的注冊(cè)商標(biāo))為主,能高效降解任何形式(雙鏈、單鏈、線狀、環(huán)狀)的DNA和RNA。該酶來(lái)自于大自然界普遍存在的S.Marcescen,通過(guò)E.coli發(fā)酵生產(chǎn)得到。該酶的適宜反應(yīng)條件是低鹽濃度范圍(<100mM鹽濃度),且酶活隨著鹽濃度上升而下降,在300mM鹽濃度時(shí)酶活幾乎喪失。對(duì)于細(xì)胞基因藥物常用的兩種病毒載體LV和AAV,LV由于含有脂包膜結(jié)構(gòu)一般都在生理鹽條件下存在,而AAV在高鹽條件下不易團(tuán)聚、更穩(wěn)定。而在生理鹽濃度及更高濃度條件下,Benzonase活性受到抑制。一個(gè)美國(guó)客戶對(duì)SAN HQ高鹽核酸酶純化病毒載體的效率進(jìn)行了評(píng)估。
一個(gè)美國(guó)客戶做了對(duì)照實(shí)驗(yàn),比較Benzonase和SAN HQ高鹽核酸酶純化病毒載體的效率。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下,HEK293細(xì)胞轉(zhuǎn)染及培養(yǎng)后,分別取了150Million的293細(xì)胞進(jìn)行裂解,分別在各自適宜的條件下(即SAN HQ組反應(yīng)條件為500mM鹽濃度,而B(niǎo)enzonase組反應(yīng)條件是150mM鹽濃度)加入等量的酶(0、2kU、3kU、4kU、5kU、6kU),37°孵育1hr,加入Picogreen染料后檢測(cè)DNA的殘留量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),SAN HQ高鹽核酸酶組用更少的酶得到了更好的去除效果(即2kU的SAN HQ消化結(jié)果明顯優(yōu)于6kU的Benzonase),且SAN HQ的高純化效率是非血清型依賴的。SAN HQ高鹽核酸酶促進(jìn)殘留DNA的消化,有助于符合FDA要求。福建SAN HQ高鹽核酸酶70950-202
SAN HQ高鹽核酸酶更適合用于AAV生產(chǎn)。遼寧分子研究高鹽核酸酶70950-150
綜合腺相關(guān)病毒AAV制備的三個(gè)工藝階段介紹,可以看出下游處理可以占病毒生產(chǎn)總成本的很大一部分,而且難度也是非常大,尤其是純化過(guò)程。原因之一是由于有超過(guò)100種不同血清型的變體AAV衣殼,不同血清型的AAV蛋白存在差異。因此,各種血清型的表面特性增加AAV純化難度。原因之二是:針對(duì)工藝和產(chǎn)品相關(guān)的雜質(zhì)(包括宿主細(xì)胞物質(zhì),DNA和空衣殼),缺乏一個(gè)有效和可重復(fù)的平臺(tái)方法,尤其是來(lái)從空衣殼中分離出完整的衣殼。為了解決以上問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外大的藥企公司都致力于純化新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),以期達(dá)到:(1)實(shí)現(xiàn)病毒顆粒的分離(2)減少產(chǎn)品相關(guān)雜質(zhì)(3)保持效力和產(chǎn)量的目標(biāo)。遼寧分子研究高鹽核酸酶70950-150