离子交换层析 (IEC) 是一种简单、通用且经济高效的技术,已成为许多载体纯化的关键步骤。IEC分为阴离子/阳离子交换柱,其中AEC(Anion-exchange chromatography)适用于AAV纯化,是大规模AAV生产中去除空衣壳的主要手段。AAV衣壳亚种之间因表面电荷的差异导致不同的的等电点。空衣壳PI在6.3左右,包装了完整基因组DNA后的病毒颗粒PI大致为5.9。AAV与基质之间的静电相互作用正是取决于衣壳的等电点(pI)和缓冲液的pH值。基于这一原理在正电荷固定相上进行样品的分离纯化,去除杂质(如空衣壳和部分衣壳),并有效地回收目的载体。在AAV生产过程中盐浓度是纯化工艺的重要参数之一。江西ArcticZymes高盐核酸酶

从国内来看,由于 AAV 基因药物研发管线绝大部分集中在眼科遗传病上,载体用量较小,三质粒共转染 AAV 系统足以满足未来的临床及商业需求,因此,国内的 AAV 生产系统主要以三质粒为主。然而,考虑到未来 AAV 基因药物在血液、神经系统、肌肉系统等领域的临床应用,三质粒系统显然难以胜任。如药明生基从国外收购了 OXGENE 的辅助腺病毒 AAV 生产系统 TESSA,据报道较三质粒系统有10倍的提升;而基因药物 CDMO 企业北京五加和基因则在国内率先采用了陈海峰博士的威洛克公司授权的Bac-to-AAV 系统,凭借公司在病毒载体领域持续30年的研发经验,不断摸索、试验,终于在临床级生产方面获得了巨大的成功,为 AAV 基因药物管线研发公司锦篮基因进行多批次临床 CDMO 代工生产。500mM盐浓度条件高盐核酸酶70921-202在符合ISO13485:2016体系基础上,增加了cGMP相应要求。

综合腺相关病毒AAV制备的三个工艺阶段介绍,可以看出下游处理可以占病毒生产总成本的很大一部分,而且难度也是非常大,尤其是纯化过程。原因之一是由于有超过100种不同血清型的变体AAV衣壳,不同血清型的AAV蛋白存在差异。因此,各种血清型的表面特性增加AAV纯化难度。原因之二是:针对工艺和产品相关的杂质(包括宿主细胞物质,DNA和空衣壳),缺乏一个有效和可重复的平台方法,尤其是来从空衣壳中分离出完整的衣壳。为了解决以上问题,国内外大的药企公司都致力于纯化新产品的开发,以期达到:(1)实现病毒颗粒的分离(2)减少产品相关杂质(3)保持效力和产量的目标。
染色质由组蛋白和DNA组成,——147个碱基对的DNA缠绕在8个组蛋白(由H2A、H2B、H3和H4形成的八聚体)周围,形成基本的染色质单位,即核小体。核小体像珠串一样串连在一起,并被包装成更高阶的染色质结构。DNA带负电荷,富含碱性氨基酸的组蛋白带正电荷,且组蛋白多聚物有很多疏水区段。所有这些特点导致宿主DNA残留(HCD)能吸附很多物质,包括宿主蛋白残留(HCD)、色谱填料、目的病毒颗粒等,因此,HCD的存在增加了工艺流程的复杂度,同时也降低了病毒颗粒的稳定性。SAN HQ高盐核酸酶促进残留DNA的消化,有助于符合FDA要求。

Mayer等(2023)以measles virus(麻疹病毒,MV)为例,评估了四种不同核酸酶(BenzonaseTM、DeneraseTM、M-SAN HQ中盐核酸酶及SAN HQ高盐核酸酶)对于染色质DNA去除的效果。Vero细胞通过微载体贴壁培养来生产麻疹病毒MV,72hr后收获上清液,使用3µm cellulose filter(Sartorius)过滤后分装多份,置于-80℃保存便于后续使用。在解冻后的上清中调节对应盐浓度,并加入50 U/ml核酸酶,37℃孵育2hr进行消化,消化后留样;将消化后上清液过Capto Core 700 (Cytiva)柱子,收集流穿液,之后洗杂、洗脱,并分别留样。通过SDS-PAGE分析发现,相比Benzonase等传统核酸酶,在生理盐条件下M-SAN HQ中盐核酸酶更高效将染色质DNA剪切成更小片段,甚至将核小体DNA剪切更彻底。SAN HQ高盐核酸酶的检测标准,都符合USP-EP要求。福建ArcticZymes高盐核酸酶70921-150
SAN HQ高盐核酸酶能够使载体表面的DNA去除更彻底,得到的AAV病毒颗粒更稳定。江西ArcticZymes高盐核酸酶
宿主细胞DNA(HCD)残留以染色质形式存在,其中有带负电荷的DNA、带正电荷及疏水区段的组蛋白,就像胶带一样能够吸附很多物质,包括各种杂蛋白、色谱填料、目的病毒颗粒。非特异吸附杂蛋白,会影响蛋白杂质(如HCP)等的去除;吸附到色谱填料上,会降低色谱分离纯化效率;吸附到目的病毒颗粒时,会影响目的产物的稳定性,从而降低目的产物的得率。因此,从生产工艺层面来讲,一定要去除HCD,从而能够简化工艺、提高目的产物的产量。江西ArcticZymes高盐核酸酶
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