生物制品中宿主细胞DNA的去除
宿主细胞DNA(host cell DNA,HCD)是指出现于生物制品中的源于宿主组织细胞的DNA片段,这类杂质会引起免疫原性、致癌性、感染性、干扰代谢等潜在的安全风险,因此,HCD残留量也是生物制品安全性和质量控制的关键点。
限定标准及检测方法
FDA发布的指导原则中指出生物制品宿主细胞DNA残留限度为100 pg/剂,对于大剂量生物制品可放宽至10 ng/剂。欧洲药典则大多要求不超过10 ng/剂,但对个别疫苗的残留DNA限定标准更严格。中国药典要求以细胞基质生产的生物制剂DNA残留量不能超过100 pg/剂,以细菌或真菌基质生产的制品DNA残留量不能超过10 ng/剂。除残留量外,DNA片段大小也是受关注的风险因素,一般要求宿主细胞DNA片段小于200 bp以确保无致瘤性。
各国监管部门推荐的检测HCD的方法包括DNA探针杂交法、荧光染色法和定量PCR法等。其中定量PCR法具有序列特异性高、灵敏度高、重现性好,定量检测等优点,已经成为宿主细胞残留DNA检测的主流方法。
HCD去除策略
样品预处理阶段
核酸酶 目前市面上有很多强力的核酸酶可以高效去除各种形态的DNA和RNA,但由于引入了新的蛋白杂质,后期仍需要依靠层析步骤去除。
化合物沉淀法 核酸分子带有大量负电荷,富含正电荷的物质与之形成电荷中和后的沉淀,从而除去HCD。鱼精蛋白、链霉素,PEI等是常用的核酸沉淀剂,该方法需要大量实验反复摸索最佳条件。
层析技术
亲和层析
Heparin亲和的配基为来源于猪小肠的肝素多糖,是一类高度硫酸化的多糖,因大量的磺酸基与羧基使其带有大量负电荷,该结构在一定程度上模拟了链状的核酸,从而结合与核酸结合的蛋白(DNA-binding proteins),盐浓度是纯化过程中需要优化的条件。
离子交换层析
核酸分子带有大量的负电荷,与阴离子交换层析介质可紧密结合,需高盐洗脱,而目的蛋白所带电荷往往不及核酸,因此可以通过不同的洗脱梯度分离目的蛋白与核酸杂质或目的蛋白直接流穿从而分离。另外,核酸酶的处理步骤也需要借助阴阳离子层析进行去除。这一去除方法载量大,兼顾工艺本身具有的步骤,简化纯化流程,提高生产效率。
凝胶过滤层析
核酸分子与目的蛋白相比分子量大,样品流经凝胶过滤层析时由于两者之间存在分子量的差异而分离,大多数时候HCD难以进入介质内部,走外水去除。同理,深层过滤也有HCD去除效果。
总结
在生物制品的生产工艺中应严格控制宿主细胞DNA残留量以满足各类法规文件的质控标准,可以考虑多种策略组合,将HCD含量降至最低。