细胞基因药物领域的进展使得对高质量基因转移技术的需求急剧增加,包括高质量慢病毒载体(LV)的大规模生产。宿主细胞DNA残留(HCD)是一类主要的工艺相关杂质,对下游纯化带来很大挑战。根据相关法规要求,需要去除HCD才能达到临床级LV。HCD去除是通过核酸酶处理联合下游工艺(DSP)共同实现的。文章作者研究了两款核酸酶M-SAN HQ中盐核酸酶(ArcticZymes Technologies)和Benzonase(Merck)对HCD去除效率的差别,其下游工艺包含过滤澄清及TFF超滤。中盐核酸酶的生产在符合ISO13485:2016体系基础上,增加了cGMP相应要求。云南培养基条件中盐核酸酶70950-160

在生物工艺中,核酸酶的主要作用是高效消化宿主细胞DNA(HCD),并将其分解成足够小的片段,以便在下游纯化过程中去除。虽然大多数核酸酶可以在生理盐条件下高效地将裸DNA降解成微小片段,比如Benzonase和SANs都可以把dsDNA分解成小于8nt的寡核苷酸链,但实际生产中的核酸污染情况更加复杂。HCD通常以染色质形式存在,与细胞裂解碎片、病毒颗粒等结合在一起,影响核酸酶的识别及剪切。因此,HCD去除的关键在于——核酸酶如何在复杂的生产体系中识别并剪切HCD。广东培养基条件中盐核酸酶70950-160ArcticZymes Technologies旨在是研究和开发具有独特特性的酶。

病毒载体作为细胞药物生产的关键原材料,直接关系到细胞产品质量。载体质量的控制和工艺稳定性和批间一致性都是关系到产品能否产业化的关键。在生产纯化过程中,需要去除上游过程中的培养基成分、诱导剂、宿主蛋白和核酸等杂质,但是由于逆转录病毒颗粒比较大,高异质表面糖蛋白,而且活性易于受剪切影响,对下游纯化提出了巨大的挑战。目前病毒载体纯化方法包括超速离心、离子交换层析、分子排阻层析、亲和层析、渗滤等。各种方法各有利弊,就产业化而言,离子交换纯化效果比较好,条件易于摸索,易于规模放大。
除了获得载体的滴度及产量,生产慢病毒更关心的指标主要是各种污染物的去除。总DNA污染的去除百分比在99.1-99.84%,总蛋白污染物的去除百分比在99.85-99.9%。针对宿主细胞的DNA(HCD)及蛋白(HCP),有报道其去除百分比分别为99.8%和99.4%。因为不仅残存的DNA可能是个问题,而且DNA的大小以及由此引起的可能转移整个有功能的开放阅读框也是问题,因此监管机构对残存DNA污染的分子量上限的要求越来越高。例如,FDA的指南‘生产用于传染病适应症的病毒疫苗的细胞基质和其他生物材料的特性和鉴定’中说明,残留的细胞宿主的DNA片段不能超过一个功能基因的长度,估计在200bp左右。M-SAN HQ中盐核酸酶在细胞培养条件或生理盐浓度下具有较高活性。

文章作者按照经典的慢病毒载体生产流程操作,在融化、核酸酶消化、澄清、超滤等步骤留样,分别检测dsDNA浓度及功能性LV病毒滴度。经过分析发现,——去除主要发生在澄清环节,能去除dsDNA的80%-90%;2. M-SAN HQ中盐核酸酶比Benzonase能更高效去除dsDNA,即M-SAN HQ组的TFF回流液中dsDNA残留量是Benzonase组回流液的20%左右;3. LV病毒滴度在澄清环节损失30%-40%;4. M-SAN HQ组的TFF回流液中LV病毒滴度略高于Benzonase组的回流液数据。M-SAN HQ中盐核酸酶的检测标准,都符合USP-EP要求。湖南生理盐条件中盐核酸酶
相比传统的全能核酸酶,M-SAN HQ中盐核酸酶在生理盐条件下,对HCD的去除效率更高。云南培养基条件中盐核酸酶70950-160
ArcticZymes Technologies提供独特特性的盐活性核酸酶(Salt Active Nucleases,SANs)系列产品,主要包含SAN HQ高盐核酸酶和M-SAN HQ中盐核酸酶。这两款酶都是非特异核酸内切酶,跟Benzonase一样能高效降解任何形式(双链、单链、线状、环状)的DNA和RNA;都来自于深海microbes,通过Pichia pastoris发酵生产得到。这两款酶的区别在于发挥酶活的适宜盐浓度不同,——M-SAN HQ中盐核酸酶的适宜盐浓度在175mM-250mM,而SAN HQ高盐核酸酶的适宜盐浓度在400mM-600mM。云南培养基条件中盐核酸酶70950-160
这款核酸酶的适宜pH范围很广(pH 7.2 - 8.7),且在125 – 250 mM盐浓度内具有优...
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