隨著越來越多的生物制品進(jìn)入治療領(lǐng)域,該類制品的質(zhì)量控制也日趨嚴(yán)格,其中核酸殘留一項(xiàng)是各類質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)的重中之重,因?yàn)镈NA的穩(wěn)定性,容易在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生殘留,而這些生物制品應(yīng)用到人類疾病治療時(shí),會帶來不可控危險(xiǎn)因素。終產(chǎn)品的宿主核酸殘留量必須遵循WHO、FDA和EMEA以及我國NMPA監(jiān)管條例。尤其近年來包括大牌進(jìn)口產(chǎn)品在內(nèi)的狂犬疫苗DNA殘留超標(biāo)問題,引起了社會和業(yè)界的廣泛關(guān)注。
生產(chǎn)生物制品的宿主細(xì)胞多是連續(xù)傳代細(xì)胞(continuouscelllines, CCLs),其調(diào)控生長的基因失靈,而擁有無限增殖的能力,CCLs的殘留DNA可能使人體細(xì)胞生長失控,變成腫瘤細(xì)胞。所以需要嚴(yán)格控制生物制品的殘余DNA,避免這種風(fēng)險(xiǎn)危害。1984年的國際會議上采納了殘余DNA的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn),即來自CCLs的生物制品DNA殘留不能超過10pg/人份劑量。1986年WHO的會議指出殘余宿主DNA的主要風(fēng)險(xiǎn)與其潛在致瘤活性有關(guān)。
此外,殘余DNA中可能存在感染性病毒基因組,病毒基因組能夠擴(kuò)增并產(chǎn)生感染性病毒粒子。體外實(shí)驗(yàn)表明,1pg逆轉(zhuǎn)錄病毒的前病毒DNA就具有感染性。有些殘留DNA可能攜帶HIV病毒或者Ras致癌基因,DNA感染性風(fēng)險(xiǎn)可能比致瘤風(fēng)險(xiǎn)更高。
另外,有學(xué)者認(rèn)為,接種幾十針疫苗后,其殘余的DNA累積可能具有其他潛在危害:未發(fā)生降解的外源DNA,在哺乳細(xì)胞基因LINE-1的逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子作用下有插入細(xì)胞基因組的可能性,帶來其他潛在風(fēng)險(xiǎn)。
而且,由于微生物來源的基因組DNA富含CpG和非甲基化序列,增加了重組蛋白藥物在體內(nèi)的免疫原性風(fēng)險(xiǎn),可能增加體內(nèi)免疫反應(yīng),誘導(dǎo)產(chǎn)生DNA抗體。
因此從安全角度,在生物制品的生產(chǎn)工藝中必須有去除DNA的步驟,并進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證。有研究采用病毒DNA定量感染的方法評價(jià)DNA的滅活程度,采用逐典全能核酸酶可消除其感染活性。WHO和各國藥物監(jiān)管機(jī)構(gòu)一般控制100pg/每劑量的殘留DNA,特殊情況下最高允許10ng/劑量。
我國部分疫苗及治療用生物制品殘留DNA標(biāo)準(zhǔn)(中國藥典2015)
來源 | 名稱 | 細(xì)胞 | DNA殘留標(biāo)準(zhǔn) |
進(jìn)口疫苗 | 小兒麻痹疫苗 | Vero | 10pg 劑量-1 |
狂犬病疫苗 | Vero | 10ng odose-1 | |
國產(chǎn)疫苗 | 腎綜合征出血熱疫苗 | Vero | 100pg 劑量-1 |
乙型腦炎疫苗 | Vero | 10pg 劑量-1 | |
狂犬病疫苗 | Vero | 100pg 劑量-1 | |
乙型肝炎疫苗 | Vero | 10pg 劑量-1 | |
甲型肝炎滅活疫苗 | Vero | 100pg 劑量-1 | |
治療性生物制品 | EPO、單克隆抗體等 | CHO | 100pg 劑量-1 |
干擾素、GM-CSF、白介素等 | E.coli/Yeast | 10pg 劑量-1 |
我國參照WHO、FDA和歐盟標(biāo)準(zhǔn),很早就對生物制品中殘余DNA含量進(jìn)行限制。從衛(wèi)生部頒布的《人用重組DNA制品質(zhì)量控制要點(diǎn)》到近年的《中國生物制品規(guī)程》和藥典,都對DNA殘留做了嚴(yán)格要求,部分標(biāo)準(zhǔn)高于國際標(biāo)準(zhǔn)。美國藥典2015版(USP38-NF33)中增加了新的章節(jié)(General Chapter<30>)來進(jìn)一步規(guī)范殘留DNA的檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。新版USP中將唯一推薦qPCR法作為生物制品中的宿主殘留DNA檢測方法。
此外,在CAR-T細(xì)胞治療中,病毒包裝后的核酸去除也是必要質(zhì)量控制,必須保證回輸?shù)募?xì)胞足夠純,減低風(fēng)險(xiǎn)和危害。
除卻生物制品中必須要去除核酸殘留,在平常的蛋白提取、生化分析樣品回收中,核酸殘留的影響也是非常大的,有效去除核酸殘留,可明顯降低細(xì)胞裂解液粘度,提高蛋白得率,蛋白生化分析中也可提高分辨率,并提高回收率。
在核酸殘留去除工作中,難點(diǎn)是由于DNA帶有大量的電荷易與其他生物大分子結(jié)合從而產(chǎn)生聚集(吸附)、包裹作用而難以完全除去。傳統(tǒng)的方法均存在低含量核酸殘留去除不凈、工作量大耗時(shí)長的致命缺陷,全能核酸酶可完美解決此類難點(diǎn)。
常用核酸去除方法
方法 | 作用 | 特點(diǎn) |
離子交換層析 | DNA帶有大量的負(fù)電荷,可以被陰離子交換劑吸附而除去 | 負(fù)載量大、成本低廉,其缺點(diǎn)是在DNA殘留要求較高的情況下難以達(dá)到。 |
魚精蛋白沉淀 | 魚精蛋白為堿性蛋白,帶有大量的正電荷,能夠與DNA結(jié)合生產(chǎn)沉淀,從而將DNA去除 | 操作簡便、迅速,能有效降低DNA 殘留量。 其缺點(diǎn)在DNA殘留要求較高的情況下難以達(dá)到;需要使用大量的魚精蛋白,容易造成魚精蛋白殘留。 |
DNaseI | DNase Ⅰ具有DNA酶活性而不具有RNA酶活性,主要用于RNA去除DNA | 用于重組蛋白等去除DNA活性偏低,效果不理想 |
全能核酸酶 | 能夠降解各種形式DNA和RNA,對單鏈、雙鏈、線狀、環(huán)狀和超螺旋形式的DNA和RNA的磷酸二酯鍵均具有很高的活性,產(chǎn)生5’-磷酸核苷酸或5’-磷酸寡核苷酸 | 高效去除核酸殘留,且對核酸沒有序列要求操作簡便耗時(shí)短 |
參考文獻(xiàn)
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