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單扇形高通量SV-AUC方法搭配AUC cGMP軟件:大分子質(zhì)控的雙重助力(AAV篇)

時(shí)間:2025-10-23 閱讀:143
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在基因治療領(lǐng)域,重組腺相關(guān)病毒(rAAV)因其獨(dú)特的優(yōu)勢和特性已成為最重要的基因治療載體之一。然而,rAAV的空殼與完整包裝病毒比例是其關(guān)鍵質(zhì)量屬性,準(zhǔn)確評(píng)估這一比例對于確?;蛑委煯a(chǎn)品的安全性、有效性至關(guān)重要。經(jīng)典的沉降速度分析超速離心(SV-AUC)方法被認(rèn)為是識(shí)別rAAV空殼與完整包裝病毒比例的金標(biāo)準(zhǔn),本文將介紹一種新的單扇形高通量SV-AUC方法升級(jí)版Optima cGMP Suite數(shù)據(jù)分析管理軟件


在rAAV的生產(chǎn)和包裝過程中,會(huì)產(chǎn)生不同類型的病毒顆粒,包括完整包裝病毒、部分包裝和空殼病毒顆粒等。其中,空殼和部分包裝病毒顆粒等被視為產(chǎn)品相關(guān)雜質(zhì),不僅降低了產(chǎn)品的純度,還可能增加免疫原性,影響治療的安全性和有效性。因此,準(zhǔn)確控制rAAV的空殼與完整包裝病毒比例對于確?;蛑委煯a(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。為了突破傳統(tǒng)SV-AUC方法在通量上的限制,中國食品藥品檢定研究院重組藥物室攜手信念醫(yī)藥、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)以及貝克曼庫爾特生命科學(xué)的研究人員,成功開發(fā)出一種創(chuàng)新的單扇形高通量SV-AUC方法。這一創(chuàng)新方法通過將AUC的光強(qiáng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)吸光度數(shù)據(jù),顯著提高了AUC分析通量。


具體方法原理如下:徑向掃描的透射光強(qiáng)I (r) 和參考光強(qiáng)I0 (r) 可以從樣品池扇形中獲得。在經(jīng)典的沉降速度分析超速離心(SV-AUC)中,當(dāng)檢測通道吸收紫外光時(shí),它們通常根據(jù)公式A (r) = log10 (I0 (r) / I (r) )轉(zhuǎn)換為吸光度值,所測量的吸光度遵循朗伯-比爾定律A = εlc,其中ε是每厘米的摩爾消光系數(shù),c是摩爾濃度。而光程長度l由樣品池的類型決定,通常使用1.2 cm的中心件。


經(jīng)典SV和單扇型SV數(shù)據(jù)處理原理


在經(jīng)典SV-AUC設(shè)置中,樣品被加載到右側(cè)扇形中,而參考緩沖液被加載到左側(cè)扇形中。紫外可見吸收檢測器從徑向位置5.8厘米(對應(yīng)“池頂部")開始收集1400個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),到徑向位置7.2厘米(對應(yīng)“池底部"),徑向間隔為10微米。對于每個(gè)徑向位置,測量通過樣品扇形的光強(qiáng)I (r) 和通過參考扇形的光強(qiáng)I0 (r) ,從而可以使用上述公式可獲得每個(gè)采樣的1400個(gè)徑向位置的吸光度值信息。


而光強(qiáng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為吸光度數(shù)據(jù)可以通過幾種不同的方法完成。

第一種方法利用了AUC樣品池未裝滿到頂部的事實(shí)。因此,在樣品池的頂部總有一個(gè)小的“空氣間隙"區(qū)域。這通常從5.8到6.0厘米(取決于用戶的加樣體積)。通過空氣間隙的光強(qiáng)是完整的燈強(qiáng)度,僅被AUC樣品池窗口的光學(xué)密度所減弱。因此,如果用戶手動(dòng)選擇空氣間隙區(qū)域內(nèi)的一個(gè)小徑向范圍,例如5.85到5.9厘米,那么在該區(qū)域內(nèi)所有50個(gè)點(diǎn)處測量的光強(qiáng)可以被平均并指定為Iairgap?,F(xiàn)在,所有徑向位置的準(zhǔn)吸光度可以通過公式A (r) = log10 (Iairgap/I[r]) 計(jì)算。注意,相同的Iairgap值用于計(jì)算所有徑向位置的準(zhǔn)吸光度。這種方法在軟件包Ultrascan中得以實(shí)現(xiàn)。

第二種方法則更簡單。在這里,所有徑向位置的準(zhǔn)吸光度可以通過公式A (r) = log10 (1000/I[r]) 計(jì)算。在這種方法中,Iairgap的值被替換為所有徑向位置的標(biāo)準(zhǔn)值1000。這是Sedfit采用的方法,并在本研究中使用。


對于沉降速度的研究,樣品可以添加到兩個(gè)扇形區(qū)域中,這允許在掃描光強(qiáng)數(shù)據(jù)時(shí)為每個(gè)通道生成兩個(gè)獨(dú)立的光強(qiáng)數(shù)據(jù)集。當(dāng)然,由于沒有記錄參考透射光強(qiáng)值,它被簡單地設(shè)置為默認(rèn)值1000。這些數(shù)據(jù)不是真正的吸光度數(shù)據(jù),因此被稱為準(zhǔn)吸光度。這種類型的數(shù)據(jù)具有類似于干涉檢測器的系統(tǒng)噪聲。因此,它們可以使用RI和TI噪聲進(jìn)行擬合和分析。采用Sedfit分析軟件分析過程為:光強(qiáng)數(shù)據(jù)被導(dǎo)入到Sedfit軟件(sedfit 16p50)中,然后從“加載選項(xiàng)和工具"菜單中選擇“將光強(qiáng)保存為2個(gè)準(zhǔn)吸光度數(shù)據(jù)集",并將相應(yīng)池的光強(qiáng)數(shù)據(jù)分為兩類:Runld和Sunld準(zhǔn)吸光度數(shù)據(jù)。Runld(縮寫為R)是右側(cè)扇形中的數(shù)據(jù),Sunld(縮寫為S)是左側(cè)扇形中的數(shù)據(jù)。升級(jí)后的Optima cGMP Suite數(shù)據(jù)分析管理軟件已新增了單扇形高通量分析模塊,具體詳見下文。


使用Sedfit軟件對準(zhǔn)吸光度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。選擇連續(xù)C (s) 分布模型,并輸入與經(jīng)典SV-AUC數(shù)據(jù)處理一致的參數(shù)。通過擬合C (s) 分布圖,可以得到rAAV樣品的沉降系數(shù)分布以及空殼、部分包裝和完整包裝病毒的比例。這一過程不僅提高了檢測效率,還確保了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。


單扇形高通量方法學(xué)優(yōu)勢:高效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定


高效檢測:

檢測通量的大幅提升是該方法突出的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,研究人員可以在短時(shí)間內(nèi)對大量rAAV樣品進(jìn)行檢測,這對于基因治療產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制以及大規(guī)模臨床試驗(yàn)樣品的檢測都具有極其重要的意義。例如,在一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)中,使用單扇形高通量SV-AUC方法可以在一次運(yùn)行中同時(shí)分析7個(gè)獨(dú)立樣品的14個(gè)扇形,相較于經(jīng)典方法,檢測效率提高了近一倍。這意味著在相同的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),研究人員可以獲得更多的數(shù)據(jù),加速基因治療產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程,更快地將有效的治療方案推向市場。


準(zhǔn)確可靠:

盡管檢測通量得到了提高,但單扇形高通量SV-AUC方法在檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性方面毫不遜色于經(jīng)典的金標(biāo)準(zhǔn)方法。通過對不同濃度rAAV樣品的多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),以及與經(jīng)典SV-AUC方法的對比驗(yàn)證,結(jié)果表明該方法在測定rAAV空殼、部分包裝和完整病毒顆粒比例時(shí)具有高的準(zhǔn)確性和重復(fù)性dian。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,無論是同一樣品在不同扇形中的檢測結(jié)果,還是不同樣品之間的檢測結(jié)果,其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均能保持在較低水平,通常在5%以內(nèi)。這表明該方法能夠穩(wěn)定地提供可靠的檢測數(shù)據(jù),為基因治療產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)估提供了堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。而且,該方法在檢測過程中無需對樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理,避免了因樣品處理不當(dāng)而引入的誤差,進(jìn)一步提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。


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單扇形高通量與經(jīng)典的金標(biāo)準(zhǔn)方法對比結(jié)果


抗干擾能力強(qiáng):

在實(shí)際的檢測環(huán)境中,樣品的制備、裝載以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)等因素都可能對檢測結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差或干擾。然而,單扇形高通量SV-AUC方法展現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗干擾能力。實(shí)驗(yàn)研究表明,即使在樣品體積存在輕微波動(dòng)、樣品量裝載不全部準(zhǔn)確或者實(shí)驗(yàn)設(shè)備的窗口出現(xiàn)明顯的污染等情況下,該方法仍然能夠穩(wěn)定地輸出準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。這種抗干擾能力的提升,極大地提高了檢測的穩(wěn)定性和可靠性,減少了因外部因素導(dǎo)致的檢測失敗或結(jié)果偏差的可能性,從而降低了檢測成本,提高了檢測效率。


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測試條件擾動(dòng)對高通量SV-AUC方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響


Optima cGMP Suite數(shù)據(jù)分析管理軟件即將升級(jí)上市


除了創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法本身,貝克曼庫爾特生命科學(xué)即將推出的升級(jí)后的Optima cGMP Suite數(shù)據(jù)分析管理軟件,將為單扇形高通量SV-AUC方法學(xué)提供強(qiáng)大的支持。這款軟件集成了先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法和友好的用戶界面,能夠自動(dòng)完成從原始光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集到準(zhǔn)吸光度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,經(jīng)過擬合運(yùn)行可輸出數(shù)據(jù)處理結(jié)果。用戶只需按照軟件的提示進(jìn)行簡單的操作,即可快速獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。


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單扇形高通量分析模塊


在基因治療產(chǎn)品的研發(fā)階段,研究人員需要對大量的rAAV樣品進(jìn)行檢測和優(yōu)化,以確定最佳的生產(chǎn)工藝和參數(shù)。單扇形高通量SV-AUC方法的高效檢測能力使得研究人員能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多的實(shí)驗(yàn),從而加速基因治療產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)程,縮短從實(shí)驗(yàn)室到臨床應(yīng)用的時(shí)間周期。在基因治療產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,質(zhì)量控制是確保產(chǎn)品安全性和有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)典的質(zhì)量控制方法由于檢測通量有限,往往難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。而單扇形高通量SV-AUC方法的出現(xiàn),使得生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制更加高效、精準(zhǔn)。通過對每一批次rAAV樣品的快速檢測,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題,確保每一瓶基因治療產(chǎn)品都符合嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),從而提升整個(gè)基因治療行業(yè)的質(zhì)量控制水平。


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參考文獻(xiàn)

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Li X, Yu Q, Bi H, Pei D, Zhang D, Jiang W, Ye X, Cai Z, Hou W, Bhattacharya A, Yang Y, Wang C, Ye M, Qin X, Huo D, Liang C. A Single-Sector Higher Throughput Sedimentation Velocity Analytical Ultracentrifugation Method for Recombinant Adeno-Associated Virus Empty and Full Ratio Analysis. Hum Gene Ther. 2025


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