病毒载体

基因治疗是通过将修饰的基因传递至靶细胞中，从而把患者体内的突变基因替换为相对应的健康基因拷贝来实现治疗或者预防疾病的目的。与传统的药物治疗相比，基因治疗是从根本上对疾病进行控制，所以有着非常好的发展前景，在世界范围内得到越来越多医药行业的关注和投入。 将正常基因（外源）导入生物细胞内必须借助一定的技术方法或载体，基因转移的方法分为生物学方法、物理方法和化学方法。 病毒越来越多的用作载体，用于传递基因治疗的遗传物质和疫苗应用。重组腺相关病毒（recombinant Adeno-Associated Viruses, rAAV）是基因治疗最为常用的病毒载体之一。 一、如何开发高效安全的 rAAV 疗法?为了开发通过受控和经济的制造工艺生产的高效的 rAAV 疗法，需要解决从病毒衣壳设计到确定最佳工艺和配方条件，再到全面质量控制的多重挑战。应对这些挑战，需要针对 rAAV 样品下列属性进行量身定制的分析表征： Ø 测定衣壳蛋白或者颗粒滴度（capsidor particle titer）Ø 完整 rAAV 颗粒的百分比Ø 空-载比（Full-empty ratio）Ø 颗粒的粒径Ø 聚集体形成（aggregate formation）Ø 热稳定性（Thermal stability）Ø 基因组释放（genome release）Ø 衣壳电荷（capsid charge）等 而所有这些都可能影响最终产品的关键质量属性（CQA）。 通常，rAAV 滴度和病毒载量是使用酶联免疫吸附试验（ELISA）、定量聚合酶链式反应（qPCR）、液滴数字聚合酶链式反应（ddPCR）、分析超速离心（AUC）和电子显微镜（EM）的技术组合测定的。这些方法通常既费时又费力，而且其准确性和精确性也值得怀疑[1]。因此，业内越来越需求一种不依赖于使用专用试剂和昂贵的参考标准品的快速分析解决方案。 动态光散射(DLS)、多角度动态光散射（MADLS）、电泳光散射（ELS）、尺寸排阻色谱-多角度光散射（SEC-MALS）、纳米颗粒跟踪技术（NTA）、等温滴定量热法（ITC）和差式扫描量热法（DSC）可以提供有关病毒载体的关键分析和质量属性的重要信息，从而能够对多种参数进行表征、比较和优化。 样品关键参数马尔文帕纳科的技术方案衣壳蛋白尺寸DLS、NTA衣壳蛋白及转基因的绝对分子量SEC-MALS (OMNISEC)衣壳滴度或颗粒计数MADLS, SEC-MALS(OMNISEC), NTA含基因病毒颗粒百分比分析SEC-MALS (OMNISEC)聚集形成分析DLS, MADLS, SEC-MALS (OMNISEC), NTA碎片化分析SEC-MALS (OMNISEC)热稳定性分析DLS, DSC高级结构分析DSC血清型鉴定DSC衣壳解聚及基因组注入DLS, DSC衣壳蛋白尺寸ITC电荷分析ELS表1 总结了病毒载体研究中各种重要的关键属性（CQA），以及马尔文帕纳科可以对应提供表征此类信息的各项技术。 DLS、MADLS、SEC-MALS、NTA、ITC和DSC属于无标记的生物物理技术，需要最少程度的方法开发，并且可以很容易的应用于各个阶段，强化了基因治疗开发的分析工作流程。 二、高效的表征技术概念解读动态光散射（DLS）动态光散射(DLS)是一种非侵入式技术，可以测量由颗粒分散体系或分子溶液引起的散射光强度随时间的波动。由于进行布朗运动的颗粒或者分子的随机运动，散射光的强度会随之发生波动。使用自相关算法分析这些强度波动可以确定平移扩散系数，随后根据斯托克斯-爱因斯坦方程确定流体力学尺寸。多角度动态光散射（MADLS）多角度动态光散射（MADLS）通过使用三个不同的检测角度（背面、侧面和正面）并将获取的光散射信息组合成一个与角度无关（Angular-Independent）的粒径分布，从而可以对多模态的样品进行更高分辨率的尺寸测定。应用MADLS技术的扩展还可以测量出颗粒浓度（Concentration）。电泳光散射（ELS）电泳光散射（ELS）测定来自在电场中进行电泳的颗粒或者分子的散射光的频移（Frequency Shift），并能够计算出Zeta电位。颗粒的Zeta电位是颗粒在特定介质中获得的总电荷，可用于预测分散体系的稳定性并深入了解所研究的颗粒的表面化学。尺寸排阻色谱（SEC）尺寸排阻色谱（SEC）是一种分离技术，可根据分子进出柱中多孔凝胶基质的流体力学半径来分离分子。搭配一系列先进的检测器，如光散射（LS）、UV、RI和粘度，可以测量绝对分子量、分子大小、特征粘度、支化和其他参数。差式扫描量热法（DSC）差式扫描量热法（DSC）是一种直接分析天然蛋白质或其他生物分子热稳定性的技术，无需外在荧光素或者内源荧光，它通过测定在恒定的升温速率下使生物分子发生热变性过程中的热容变化来实现。 案例研究 | 综合使用多种技术表征 rAAV性状：衣壳分子量、聚集状态、滴度、稳定性… … 1，空 rAAV5 衣壳分析SEC-MALS (OMNI-SEC)测量产生的关键数据是绝对分子量，与柱保留时间或用于校准系统的任何标准无关。在空rAAV的情况下（Fig.1 和表2），主要单体的Mw为3.84 x 106 g/mol。空衣壳蛋白的理论分子量为3.8 x 106 g/mol，证实该分析结果符合预期。 图1 rAAV5 空壳三重色谱图表2 rAAV5空壳的定量参数 Mw/Mn 描述样品的分散性，接近1的值表示峰中有单个群体，远高于1的值表示峰内有多个群体。在空 rAAV 的情况下，单体和二聚体的 Mw/Mn 值接近1，表明是单一群体。聚集体和碎片 Mw/Mn 值显著高于1，表明单个峰内具有不同分子量的多个群体（表2）。 样品的分数（Fraction of Sample）描述了样本在群体之间的分布情况，在这种情况下，84.7% 的样品是单体。蛋白质分数（Fraction of Protein）表示样品中衣壳的百分比；在这种情况下，单体是99.8%的衣壳。这证实样品是空的 rAAV5 。从这种单一分析方法中获得的另一个关键信息是样品滴度；在这种情况下，对于空的 rAAV5，测得的滴度为 5.91x1013 vp/mL。 2，完整 rAAV5 衣壳分析完整 rAAV5衣壳的SEC-MALS (OMNISEC) 分析如图2和表3所示。对于主要的单体峰，计算出的符合Mw为4.49 x 106 g/mol，其中86%为衣壳。这样，完整的rAAV5的蛋白质组分的Mw为3.86 x 106 g/mol，与表2中的空rAAV5衣壳生成的数据一致。单体部分占比93%，样品具有总滴度7.48 x 1013 vp/mL。 图2 完整 rAAV5 的三重色谱图表3 完整 rAAV5 的定量参数 3，rAAV5 稳定性研究病毒衣壳的稳定性和功能是一种平衡行为。病毒衣壳必须足够稳定以包含和保护其中的基因组，与宿主细胞表面结合，它们必须提供足够的构象稳定性以在复制位点释放基因货物。 AAV载体脱壳的机制仍然知之甚少。衣壳脱壳和基因组释放似乎需要结构变化。基于差示扫描荧光法和差示扫描量热法（DSC）收集的AAV热稳定性已发表数据，AAV热转变的Tm值与衣壳解聚过程有关，可作为AAV血清型的鉴定指标；一种血清型的空AAV衣壳和完整AAV衣壳的Tm值通常非常相似，并且它们与衣壳动力学、衣壳脱壳和基因组释放没有明显的相关性。 图3 空rAAV5 和完整 rAAV5的DSC数据比较，扣除空白和基线的DSC数据。垂直方向标记的区域具有明显不同的热转变过程。表4 从DSC获得的空 rAAV5 和完整 rAAV5 样品的热稳定性结果 文章中记录的完整和空 rAAV5 样品的DSC曲线叠加（图3），根据空 rAAV5 和完整rAAV5 样品的整体 DSC 图谱差异以及热稳定性参数（如 Tonset 和 Tm2，表 4），可以在图 3 中 DSC 曲线上识别出四个不同的区域，它们可以暂且归因于以下几点：#1■ 仅在完整的 rAAV5 中出现的区域，从50℃一直延展至 75℃，这个过程大约 30 分钟。这可能归因于热应激下衣壳蛋白结构和稳定性变化导致的 ssDNA 的动力学控制下的注射；#2■在空 rAAV5 中出现的最明显的预转变过程；#3■ 主要转变过程，即协同的 rAAV5 衣壳蛋白发生解组装，这由具有血清型特异性的 Tm 值所决定；#4■ 仅在完整 rAAV5 中出现的另外的转变过程，很可能归因于 ssDNA 的解链。结论：以上几例是综合应用马尔文帕纳科多种互补技术对基因治疗常用的AAV载体一些关键属性的表征，这些无标记生物物理技术需要最少的方法开发，可以从衣壳设计阶段到开发、配方开发和药物原料和产品进行深入表征，加强体内基因治疗开发的分析工作流程。 详细内容可参文献 (Pharmaceutics 2021, 13(4), 586 https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13040586）[1] Burnham, B. Nass, S. Kong, E. Mattingly, M. Woodcock, D. Song, A. Wadsworth, S. Cheng, S.H. Scaria, A. O’Riordan, C.R. Analytical ultracentrifugation as an approach to characterize recombinant adeno-associated viral vectors. Hum. Gene Ther. Methods 2015, 26, 228–242 三、纳米粒度及电位分析仪：DLS/ ELS/ MADLS 马尔文帕纳科 Zetasizer Ultra 纳米粒度及Zeta电位分析仪具有真正的多角度动态光散射技术（MADLS® ），提供更高的粒度测量分辨率，及与角度无关的粒度结果，并能够测量颗粒浓度。图4 Zetasizer Ultra纳米粒度及Zeta电位分析仪 四、OMNISEC 凝胶渗透色谱仪：GPC/SEC马尔文帕纳科OMNISEC凝胶渗透色谱仪是一套完整的凝胶渗透/尺寸排阻色谱(GPC)/(SEC)，有前端色谱分离系统、检测器和软件组成，是灵敏准确的多检测器GPC/SEC 系统，可以准确测定：Ø 绝对分子量和分子量分布Ø 特性粘度和分子结构Ø 样品浓度Ø 以及其他多种关键参数图5 OMNISEC凝胶渗透色谱仪 五、PEAQ-DSC 微量热差示扫描量热仪：DSC 马尔文帕纳科 MICROCLA PEAQ-DSC 微量热差示扫描量热仪能够帮助用户快速确认维持高级结构稳定性的最佳条件，提供简洁、无缝的工作流程和自动化批量数据分析，其所提供的热稳定性信息被业内视为“金标准”技术，是一种非标记、全局性的数据。图6 MicroCal PEAQ-DSC 微量热差示扫描量热仪 关于马尔文帕纳科马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析，打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务，从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的技术发展，我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题，如提高生产率、开发更高质量的产品，并缩短产品上市时间。 联系我们：马尔文帕纳科销售热线: +86 400 630 6902售后热线: +86 400 820 6902联系邮箱：info@malvern.com.cn官方网址：www.malvernpanalytical.com.cn

p style=" text-align: justify " strong ——一本指南带你深入了解开发疫苗载体的各种工具和技术 /strong br/ /p p style=" text-align: justify " 　　工艺强化的目标在于提高生产率，同时缩短时间、减少对产品和操作人员造成的污染和环境风险，以及减少操作量。Sartorius Stedim Biotech(SSB)于2018年9月正式推出英文刊物《病毒载体的加速开发、生产与监控》，聚焦：强化病毒载体生产过程的工具和技术。中文版已经面世。 /p p style=" text-align: justify " 　　一本指南带你深入了解开发疫苗载体的各种工具和技术 并探讨病毒载体生产商可以用于强化其生产工艺，实现更高生产率的各种方法。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/46182a4f-7597-45e5-b941-c3139d4654be.jpg" title=" image1.png" alt=" image1.png" width=" 321" height=" 382" style=" width: 321px height: 382px " / /p p style=" text-align: center " strong 目录 /strong /p p style=" text-align: center " 《病毒载体开发、生产和工艺强化》 /p p style=" text-align: center " 《一次性平台加速病毒疫苗的开发和生产》 /p p style=" text-align: center " 《ABL Europe用于病毒载体生产的GMP工厂》 /p p style=" text-align: center " 《一次性生物反应器的生物安全考量》 /p p style=" text-align: center " a href=" http://url.ifenghuotai.cn/5i5" target=" _blank" 下载中文刊物 /a /p p style=" text-align: justify " 　　 strong 《病毒载体开发、生产和工艺强化》 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　2018年4月，Sartorius Stedim Biotech(SSB)在荷兰阿姆斯特丹诺富特酒店主办了一场病毒疫苗生产商研讨会。在此次研讨会上，来自ABL Europe、Janssen Vaccines和Max Plank Institute的嘉宾发表了三场演讲。这些外部演讲者同来自SSB的疫苗工艺和工艺强化专家一起进行了交谈。此次研讨会旨在概述可用于开发疫苗载体的各种工具和技术，并深入探讨病毒载体生产商可以用于强化其生产工艺，实现更高生产率的各种方法。 /p p style=" text-align: justify " 　　第一篇文章《病毒载体开发、生产和工艺强化》汇总了该研讨会上发表的演讲。三场客座演讲强调了需要强化病毒载体生产：生产高滴度和高载体量的劳动密集型的工艺步骤，需要进行仔细的工艺优化。赛多利斯依托其一次性使用技术平台，提供了各种工具和技术，以降低疫苗生产期间的资本成本并减少能源和水消耗。 /p p style=" text-align: justify " 　　 strong 《一次性平台加速病毒疫苗的开发和生产》 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　在第二篇文章《一次性平台加速病毒疫苗的开发和生产》中，Amé lie Boulais描述了如何将预定义技术相互集成，以便开发和生产各种疫苗。 /p p style=" text-align: justify " 　　SSB正在投入大量的资源来了解未来疫苗行业的生产需求。我们正在探索实施下一代疫苗一次性平台的最佳方式，避免重复各种候选疫苗的工作，从而缩短上市时间、降低生产成本和风险以及提高灵活性。根据我们的经验，每一种疫苗的工艺都是独特的。一种疫苗产品具有独特的特征。用于生产的细胞系都有自己细微的差别，生产工艺将面临单独的安全考虑。因此，需要使用多个平台来涵盖不同的细胞形态。Amé lie在该篇文章中还列举了病毒载体生产商可以在其工艺中使用的上下游加工技术的例子。 /p p style=" text-align: justify " 　　 strong 《ABL Europe用于病毒载体生产的GMP工厂》 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　即使著名的跨国制药公司通常也不具备生产直径较大的(& gt 0.2 μm)病毒载体或复制病毒载体，或二者同时生产的能力和专业知识，尤其是工业规模的批次。作为对用于病毒载体加工和一次性设计的SSB平台的重要支持，第三篇文章《ABL Europe用于病毒载体生产的GMP工厂》中所述的ABL生产现场有能力帮助生产用于各种应用，如溶瘤细胞、疫苗和基因疗法产品等的病毒载体。 /p p style=" text-align: justify " strong 　　《一次性生物反应器的生物安全考量》 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　所有这些工作都不能忽略对安全和工艺灵活性的持续需求。第四篇文章《一次性生物反应器的生物安全考量》探讨了一次性使用组件在病毒载体生产中的风险因素。作者讨论了预防袋子破裂和过滤器堵塞，以及确保加工设备的稳定性，防止受到长期工作压力和温度影响的各种方式。在用于疫苗生产的一次性技术选择中，操作员的安全性是一个考量的重点。作者最后总结说道，公司在未来挑选生物反应器平台的时候，必须对一次性生物反应器供应商是否具备缓解生物安全风险的能力进行慎重考核，以便到采购时做出有根据的决定。 /p p style=" text-align: justify " 　　赛多利斯将近期发布刊物的部分内容。如果你感兴趣，欢迎下载刊物。敬请期待! /p p style=" text-align: justify " 　　 strong 关于赛多利斯斯泰帝 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　赛多利斯斯泰帝 (Sartorius Stedim Biotech) 是国际领先的生物制药行业设备和服务的供应商，为全球生物制药的开发与生产提供安全、及时、经济的一体化解决方案。作为完整解决方案的供应商， 赛多利斯斯泰帝提供几乎涵盖生物制药工艺所有步骤的产品组合。公司致力于推广一次性使用技术和增值服务，满足生物制药行业快速发展的技术需求。公司总部位于法国欧巴涅，在巴黎的欧洲交易所上市 因其位于欧洲、北美和亚洲的生产与研发中心以及遍布全球的销售网络而享誉世界。 /p

1月15日，生命科学行业服务和技术的领先供应商Groupe Novasep SAS（Novasep）宣布，赛默飞已经完成了对Novasep在比利时的病毒载体制造业务Henogen S.a.的收购，收购金额约为7.25亿欧元现金。Novasep的病毒载体制造业务为生物技术公司和大型生物制药客户提供疫苗和疗法的合同制造服务。Novasep的病毒载体业务位于比利时的Senefe和Gosselies，拥有7000多平方米最先进的临床和商业生产能力。该公司成立于20多年前，拥有约400名员工，在广泛的病毒载体领域拥有丰富的运营和技术经验，预计2020年收入为8000万欧元（约9500万美元）。赛默飞执行副总裁Michel Lagarde说：“Novasep的病毒载体业务是一个极好的战略契合点，因为赛默飞将继续在全球扩展其细胞和基因疫苗和治疗的能力。他们在欧洲的制造能力补充了我们在北美的四个开发和制造基地。此外，他们还带来了一支极具才华的团队，在广泛的病毒载体领域拥有超过20年的经验。这种结合将有利于我们在该地区寻求支持和能力的全球客户，以及为欧洲内外的患者提供新药的欧洲客户。”Novasep总裁兼首席执行官Michel Spagnol说：“赛默飞是我们病毒载体业务及其未来发展的杰出合作伙伴。我们多样化的客户群将受益于我们的病毒载体服务能力与赛默飞世尔的规模和能力的结合。我们有才华的员工将为一个致力于为患者提供开创性新药的组织带来深厚的专业知识。”该业务将是实验室产品和服务部门的制药服务业务的一部分。关于NovasepNovasep是一家为生命科学分子提供经济高效和可持续制造解决方案的全球供应商。Novasep的独特服务包括工艺开发服务、净化设备和交钥匙工艺、合同制造和复杂活性分子服务，适用于制药、生物制药、精细化工、食品和功能性配料以及发酵和化学商品行业。