AAV(腺相关病毒)作为基因治疗中的常见病毒载体,其生产工艺主要包括以下几个关键步骤:
1. 质粒构建
重组质粒(载体质粒):包含目的基因(转基因)和AAV的反向末端重复序列(ITRs)。
辅助质粒(帮助质粒):提供AAV复制所需的辅助功能,通常包括腺病毒的辅助基因(如E2A、E4和VA基因)。
包装质粒:包含AAV衣壳蛋白(Cap)和复制蛋白(Rep)的编码序列。
质粒扩增与纯化:通过细菌扩增、提取和纯化高质量的质粒DNA,确保质粒DNA不含任何与工艺或产品相关的杂质。
2. 细胞培养
常用的AAV生产细胞系包括:
HEK293细胞(三质粒或两质粒共转染)
Baculovirus-Sf9昆虫细胞(使用杆状病毒系统)
稳定表达细胞系(如HeLa、HEK293衍生细胞,可提高批次间一致性)
细胞扩增通常采用摇瓶、细胞工厂或生物反应器(如悬浮培养)。
3. 细胞转染或感染
转染方法:将质粒混合后,通过转染试剂(如PEI或脂质体)转染到细胞中。对于大规模生产,悬浮生长的细胞(如悬浮适应的HEK293或Sf9昆虫细胞)比贴壁细胞更具优势。
转染完成后,细胞在培养基中继续培养约48-72小时,AAV病毒颗粒在细胞内合成并逐渐完成组装,最终累积在细胞中或培养上清中。
4. 病毒收获
收获方式取决于生产系统:
贴壁细胞(HEK293):收集培养液并裂解细胞(冻融、超声或化学裂解)
悬浮细胞(Sf9或HEK293悬浮株):直接从培养液收获病毒
为了释放AAV,通常采用超声波、冻融等裂解细胞。
5. 纯化
AAV纯化是关键步骤,涉及多个层级:
PEG沉淀或层析浓缩(去除大部分杂质)
层析纯化(包括层析柱技术)
- 阴离子交换层析(IEX):去除宿主细胞蛋白
- 亲和层析(Affinity, 如AVB Resin):高效富集AAV
超滤浓缩与缓冲液置换(通过超滤柱进行终浓缩,换成最终储存液)。
6. 质量控制
AAV产品在放行前需进行严格的质量控制,包括:
滴度测定(qPCR/ddPCR测定基因组拷贝数)
纯度分析(SDS-PAGE, HPLC等)
空壳率检测(AUC、ELISA)
内毒素检测
宿主DNA/RNA残留(qPCR检测)
7. 病毒储存
储存条件:纯化后的AAV病毒载体通常储存于低温(-80°C)条件下,以保持其感染活性和稳定性。