病毒相对于宏观世界物质甚至与细菌相比都是极其微小的生物体,但与传统蛋白及核酸生物分子相比,其尺寸又大很多,结构也复杂得多。病毒结构通常由蛋白质组成外衣壳,由核酸组成内芯,因此比蛋白和核酸分子都要复杂很多。病毒尺寸一般在20-100纳米之间,而细菌尺寸一般在1000纳米以上,蛋白分子尺寸往往在10纳米以下。人们只能借助电子显微镜才能看到病毒的结构和形貌。虽然多肽,蛋白,核酸等生物
疏水层析介质
病毒相对于宏观世界物质甚至与细菌相比都是极其微小的生物体,但与传统蛋白及核酸生物分子相比,其尺寸又大很多,结构也复杂得多。病毒结构通常由蛋白质组成外衣壳,由核酸组成内芯,因此比蛋白和核酸分子都要复杂很多。病毒尺寸一般在20-100纳米之间,而细菌尺寸一般在1000纳米以上,蛋白分子尺寸往往在10纳米以下。人们只能借助电子显微镜才能看到病毒的结构和形貌。虽然多肽,蛋白,核酸等生物大分子都有成熟的分离纯化方法,但病毒到目前也没有一个比较理想的分离方法。
抗
l体的层析分离步骤基本都可以采用标准化的三步曲:步用Protein A介质进行抗
l体捕获和浓缩;第二步用离子交换进行中间纯化以去除多聚体,宿主蛋白等杂质;第三步是精纯去除剩余DNA,Endotoxin,Protein A 等微量杂质。在这三步抗
l体的分离纯化过程中,步的Protein A亲和捕获占据分离纯化成本80%以上,也是下游分离纯化的瓶颈所在。亲和层析之所以成本高的主要原因:首先是Protein A 价格昂贵,其价格是普通层析介质十几倍;第二,Protein A使用寿命短,一般离子交换填料使用寿命多达1000次,而亲和填料寿命通常在100-200次;第三,Protein A 用于抗
l体的捕获和浓缩,需要处理大体积的发酵液,而亲和步骤载量往往又阴阳离子交换层析,使得亲和层析介质使用量比中间纯化或精纯的要多得多。因此,要降低抗
l体的生产成本,解决抗
l体的生产瓶颈关键在于改进步Protein A 亲和捕获。
目前市场上主流Protein A产品是GE生产的以琼脂糖为基质的产品,也是早商业化的产品。琼脂糖为基质的Protein A 介质具有载量高,亲水性能好,非特异性吸附低等优点,但琼脂糖介质天然缺陷是机械强度差,因此也被称为软胶。由于该介质耐压性能差,生产中需要降低柱高、减小流速以防止压力过高造成柱床塌陷,限制了抗
l体批处理量及抗
l体生产效率。软胶Protein A 另外一个缺陷是传质速度慢,主要原因是软胶孔径较小,排阻大。因此软胶Protein A 都需要驻保留时间长,流速慢条件下,抗
l体吸附载量才会比较高,但在高流速下动态载量下降的非常快。因此一个理想的抗l体纯化用Protein A 介质需要具有高流速,高载量,高机械强度,及更长的使用寿命等特点。Protein A 介质载量是由微球孔径,比表面积,配基密度来决定的;机械强度则是由Protein A基球材料化学组成,交联度及孔隙率来决定的;Protein A 配基脱落及使用寿命主要由配基,基球性能及偶联方式来决定。实现Protein A 亲和介质的国产化需要从底层开始。
高柱床提高抗
l体批处理量和生产效率 目前GE 生产的Protein A 软胶占据抗
l体分离纯化的90%市场。由于软胶机械强度差,耐压受限(压力小于3公斤),为了防止柱床塌陷,一般柱床只装到15cm高度,严重限制抗
l体的生产效率,增加抗
l体的生产成本。柱床高不仅可以增加抗
l体的批处理量,提供抗
l体的生产效率,还可以减少QA及QC等配套人员的工作量,减少纯化系统的数量及设备投资。其实,通过高柱床提高生产效率的方法早在成本更加敏感的胰岛素、白蛋白、多肽等生物药生产上成功实现。但要增加柱床高度,Protein A 介质必须具有高机械强度性能,以满足高柱床高流速下产生的压力。纳微开发的新一代单分散Protein A 介质是以高交联的单分散聚丙
l烯酸酯为基质,机械强度高,耐压性能好。因此柱床可以装到40cm以上高度,使得抗
l体批处理量及生产效率可以提高一倍以上,不仅减少设备投资及厂房的占用面积,而且大幅度降低生产成本。另外实验证明提高柱床还可以提高介质有效载量和利用率,柱床提高一倍,抗
l体上样量至少增加2.2倍(见表)。高柱床可以解决因为上游发酵规模的扩大及蛋白表达量的增加而带来下游分离纯化生产瓶颈的问题。另外软胶放大往往只能通过等高放大,而纳微生产的高机械强度Protein A 可以等保留时间放大。
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