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-BIA Separations！讓病毒純化更高效
前面 blabla 說了那么多，然而純化才是本工藝的精華所在。
BIA Separations 的二步純化工藝的穩健性、連貫性、時效性，均堪稱教科書式的經典。
首先純化的柱子，通過弱陰離子交換，濃縮 pDNA 并去除大部分 HCP、mRNA 和基因組 DNA；
第二步利用疏水相互作用色譜（HIC）的拋光步驟，進一步從超螺旋（SC）治療級 pDNA 中除去開環（OC）和線性 pDNA 亞型。
兩步純化的作用功能明確、互相合作，大大節省操作步驟和時間。
??????? AEX 色譜柱（CIMmultus™DEAE）濃縮 pDNA，并去除大部分 HCP、mRNA 和基因組 DNA。
??????? AEX 色譜柱（CIMmultus™DEAE）濃縮 pDNA，并去除大部分 HCP、mRNA 和基因組 DNA。??????? 在弱陰離子交換柱上捕獲質粒 DNA，其中除去剩余的 RNA 和蛋白質，樣品結合需要低電導率，通過稀釋實現。
??????? 隨著增加 NaCl 的梯度洗脫，首先洗脫 RNA，然后洗脫質粒 DNA。
層析條件
Monolithic column: | CIMmultus™ DEAE(2 µm)*1 |
phase: | Equilibration buffer A1: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, pH 7.2 |
Washing buffer A2: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, 0.6 M NaCl, pH 7.2 | |
Elution buffer A3: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, 1 M NaCl, pH 7.2 | |
Working flow rates: | 0.5 – 5 column volume (CV) /min (具體取決于樣品特性，使用的層析設備和色譜柱尺寸) |
*1 選擇色譜柱體積，取決于需要處理的樣品量。
層析方法
1. 用去離子水稀釋細菌裂解物至電導率為 35-40mS / cm。稀釋取決于樣品制備過程中添加的 CaCl2 濃度。
2. 將稀釋的樣品用 0.45μm 過濾器進行過濾。
3. 將 20CV 的緩沖液 A1 平衡 DEAE 柱。
4. 將澄清的稀釋細菌裂解液進行上樣。
5. 用 20 CV 的緩沖液 A1 對色譜柱進行流洗。
6. 用 20 CV 的緩沖液 A2 對色譜柱進行流洗。
7. 用 20 CV 的緩沖液 A3（以半工作流速）洗脫并收集 pDNA。
圖 1：AEX CIMmultus™DEAE（2μm）柱上的質粒 DNA 洗脫曲線
??????? 在高配體密度丁基修飾的（CIMmultus TM C4 HLD）整體柱上，利用疏水相互作用色譜柱（HIC）的拋光步驟，進一步從 超螺旋（SC）治療級 pDNA 中除去開環（OC）和線性 pDNA 亞型。
??????? ??????? 為了富集質粒 DNA 的超螺旋亞型，將 DEAE 洗脫液上樣到高配體密度丁基柱（C4 HLD）上。
??????? ??????? 該步驟進一步去除了雜質。
層析條件
phase: | Equilibration buffer B0: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, 3 M (NH4)2SO4, pH 7.2 |
Washing buffer B1: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, 1.7 M (NH4)2SO4, pH 7.2 | |
Adjustment buffer: 4 M (NH4)2SO4 | |
Elution buffer B2: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, 0.4 M (NH4)2SO4 , pH 7.2 | |
Regeneration buffer A1: 50 mM Tris, 10 mM EDTA, pH 7.2 | |
Working flow rates: | 0.5 – 5 CV/min (具體取決于樣品特性、使用的層析設備和色譜柱尺寸) |
*2 選擇色譜柱體積，取決于需要處理的樣品量。
層析方法
1. 調節來自 DEAE 柱的含 pDNA 洗脫液，每 1 體積（V）洗脫液加入 3 體積（V）的 4M(NH4)2SO4。
2. 用 20CV 的緩沖液 B0 來平衡 C4 HLD 柱。
3. 將 DEAE 柱洗脫的 pDNA 組份上樣。
4. 用 20 CV 的緩沖液 B1 流洗色譜柱。
5. 用緩沖液 B2（以半工作流速）洗脫并收集 pDNA。
6. 用 30 CV 的緩沖液 A1 再生色譜柱。
7. 加樣 3 次后，對柱子進行清洗。
圖 2：在 HIC CIMmultus TM C4 HLD（2μm）柱上分離超螺旋質粒 DNA
· 從 C4 HLD 柱洗脫的超螺旋 pDNA 組份含有硫酸銨，必須在生物應用質粒之前將其除去。
· 緩沖液交換可通過透析濾過或體積排除色譜等方法進行。
· 配置和填充可能需要額外的處理。
二步法層析過程分析：
??????? 質粒 DNA 制造成功的關鍵是實時過程控制方法，確保最終產品中高百分比的超螺旋 pDNA。
?????????? CIMac™pDNA 分析柱可用于監測降解產物（開環和線性 pDNA），去除雜質（RNA），并確保每個生產步驟都能產生預期的超螺旋 pDNA 量。
??????? ???????CIMac™pDNA 分析柱還用于超螺旋質粒 DNA 含量的質量控制。
圖 3：使用 CIMac™pDNA-0.3 分析柱的質粒 DNA 亞型含量的質量控制
結果和結論：
??????? ????? 通過優化裂解、沉淀和兩種色譜步驟相結合，可生產滿足所有監管要求的純 pDNA。
??????? ??????? 可以完成去除 99% 以上的主要雜質（RNA，基因組 DNA，宿主細胞蛋白，內毒素和開環 pDNA）。
??????? ??????? 此外，快速（大腸桿菌的 pDNA 提取和純化可在幾小時內完成），可重復的過程可降低運營成本并提高工廠生產率。
??????? ??????? *的整體特性有助于該過程的直接可擴展性，涵蓋從小規模實驗室到大規模工業純化 pDNA 的生產水平。
Table 1: Process results.
Process yield | > 80 % |
A260/280 | 1.92 |
Homogeneity (SC pDNA) | > 97 % |
HCD – removed | > 99.5 % |
HCP - removed | > 99 % |
Endotoxin | < 2 EU/mg pDNA |
RNA - removed | > 99 % |
點評
目前市面上有不少質粒純化工藝方案，但是比較下來，BIA 二步法純化工藝具有兩大優勢：
??????? 效率明顯提高
??????? 效率明顯提高只需兩步色譜和高流速的整體柱色譜方案，減少工藝步驟（提高回收率）并加快純化速度，從而顯著提高生產率。
??????? 靈活放大
由于特定的整體柱設計，質粒 DNA 過程可以快速擴展到更大的單位。
在 1 毫升色譜柱上設計的工藝可以輕松轉移到試驗和生產規模。
在 8L 色譜柱上單次運行可以產生 48 g 藥物級 scDNA。
Table 2: Scale up options.
Column size | pDNA purified per cycle |
1 mL | 6 mg |
8 mL | 48 mg |
80 mL | 480 mg |
800 ml | 4.8 g |
8000 mL | 48 g |
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