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一針難求的帶狀皰疹疫苗,如何實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化“加速”?


帶狀皰疹(俗稱:纏腰龍、蛇纏腰、生蛇等)是一種感染性皮膚疾病,由潛伏在人體神經(jīng)節(jié)的水痘-帶狀皰疹病毒再次激活引起,臨床表現(xiàn)為成群的簇狀水皰。在我國(guó),高達(dá)90%以上的成人體內(nèi)潛伏水痘-帶狀皰疹病毒。帶狀皰疹可發(fā)生于任何年齡,但隨著年齡增長(zhǎng)造成免疫功能下降,50歲后發(fā)病率顯著上升。僅我國(guó)每年50歲及以上成年人新發(fā)帶狀皰疹約156萬(wàn)人。


近期,國(guó)產(chǎn)帶狀皰疹疫苗相關(guān)領(lǐng)域捷報(bào)頻傳,引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。帶狀皰疹疫苗目前研發(fā)工藝路徑主要分為三種類型:減毒活疫苗、基因工程重組疫苗及mRNA疫苗。目前長(zhǎng)春百克已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)首家?guī)畎捳钜呙缗鷾?zhǔn)上市的公司,給國(guó)內(nèi)的帶狀皰疹潛在高風(fēng)險(xiǎn)人群帶來(lái)福音。而新的mRNA技術(shù)也被應(yīng)用于這一疫苗研發(fā)行列,嘉晨西海的mRNA帶狀皰疹疫苗已成功被FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)。目前已上市的的帶狀皰疹疫苗有減毒活疫苗(Merck和長(zhǎng)春百克)和重組糖蛋白 E 疫苗(GSK)兩種。


帶狀皰疹減毒活疫苗

由水痘-帶狀皰疹病毒(VZV)的弱化活疫苗株制成。接種后,病毒會(huì)進(jìn)入人體,但無(wú)法引起嚴(yán)重的疾病。這種疫苗的原理是通過(guò)接種弱化的病毒,刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng),增強(qiáng)機(jī)體對(duì)VZV的免疫力,從而預(yù)防帶狀皰疹的發(fā)生。如果病毒再次激活,機(jī)體的免疫系統(tǒng)會(huì)迅速識(shí)別并清除病毒,防止病毒引發(fā)帶狀皰疹。


于2006年上市的默沙東皰疹病毒疫苗(Zostavax)就是使用該技術(shù)路線的帶狀皰疹疫苗。該路線生產(chǎn)成本低,副作用少;但有殘留毒性風(fēng)險(xiǎn),不適合免疫系統(tǒng)較弱的人。

重組帶狀皰疹疫苗


通過(guò)重組DNA技術(shù)生產(chǎn)的疫苗,將免疫反應(yīng)的抗原DNA轉(zhuǎn)染哺乳動(dòng)物細(xì)胞,表達(dá)抗原,然后從細(xì)胞中提純。葛蘭素史克的生產(chǎn)的Shingrix就屬于該技術(shù)路線。重組帶狀皰疹疫苗的優(yōu)勢(shì)在于誘發(fā)免疫反應(yīng)同時(shí)避免了病原體的其他成分對(duì)人體造成不良影響;同時(shí)免疫系統(tǒng)較弱的人群也可安全使用。


目前重組的基因工程帶狀皰疹疫苗以其關(guān)鍵的重組糖蛋白E為主,進(jìn)行Fc融合或者重組表達(dá),通過(guò)CHO宿主細(xì)胞發(fā)酵,然后經(jīng)過(guò)一系列下游澄清過(guò)濾,純化等步驟獲得高純度目標(biāo)抗原,最終結(jié)合相應(yīng)的佐劑制備成疫苗。下面我們會(huì)簡(jiǎn)單介紹下不同類型基因工程重組帶狀皰疹疫苗可參考的純化路線。


整體來(lái)講,重組基因工程帶狀皰疹疫苗制備路線可簡(jiǎn)化為下面流程圖:


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圖1:重組帶狀皰疹疫苗工藝路線


重組帶狀皰疹疫苗的層析工藝可使用兩種不同的工藝路線,分別為Fc融合蛋白或重組糖蛋白E。


以Fc融合方式做重組帶狀皰疹疫苗既可以利用Fc片段提高E蛋白的免疫原性,還可以因?yàn)镕c片段的引入使得整個(gè)下游制備過(guò)程可以利用抗體的純化技術(shù)路線進(jìn)行制備,從而使下游工藝相對(duì)比較高效:通常采用三步的層析純化工藝路線,先用ProteinA捕獲Fc融合蛋白,進(jìn)行快速提純以及聚集,再次通過(guò)陰離子或者疏水以及分子篩等方式進(jìn)行精純。


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圖2:重組帶狀皰疹疫苗純化:Fc融合蛋白


親和捕獲(MaXtar ARPA):此步驟工藝目的是把目的蛋白從培養(yǎng)液中快速的捕獲出來(lái)的最關(guān)鍵步驟。因此步驟可以去除大量的HCP,病毒及HCD和培養(yǎng)基組分物質(zhì)。百林科MaXtar ARPA的配基是修飾的耐堿rProtien A,可耐受0.5M NaOH進(jìn)行CIP,具有高流速,高載量的特性,動(dòng)態(tài)載量>60mg/ml。


陰離子交換層析(MaXtar Q HR):在這步驟不僅能去除雜質(zhì)蛋白,聚集體,最重要的還能去除內(nèi)毒素和HCD。其中MaXtarQ HR基架為高剛性改良瓊脂糖基架,具有高流速,高載量,低反壓的特點(diǎn)。


疏水層析(MaXtar Phenyl(HS)):此步驟工藝目的是去除HCP和聚集體,對(duì)于疏水層析來(lái)說(shuō)上樣洗脫條件的開(kāi)發(fā)和填料的選擇對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)說(shuō)特別重要。MaXtar Phenyl(HS)具備載量高和分辨率好等特點(diǎn)。


分子篩層析(Geldex PG):分子篩填料可選擇高分辨率,且易放大的Geldex 75 PG和Geldex 200PG。


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圖3: Fc融合蛋白的參考應(yīng)用


以重組糖蛋白E為目標(biāo)抗原的層析工藝路線如下,可以現(xiàn)有陰離子進(jìn)行捕獲,采用疏水層析以及羥基磷灰石進(jìn)行1-2步精純:



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圖4:重組帶狀皰疹疫苗層析純化



陰離子層析MaXtar Q HR:對(duì)于重組E蛋白可以快速?gòu)募?xì)胞收獲液中捕獲目的蛋白從而達(dá)到富集樣品的目的。


羥基磷灰石CHT:此步驟工藝目的進(jìn)一步控制雜質(zhì)水平,對(duì)于仍然不能控制聚集體在較低水平的情況還是推薦羥基磷灰石(BaronCHT type II)來(lái)開(kāi)發(fā)。目前百林科可以供應(yīng)I和II型羥基磷灰石。


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圖5:羥基磷灰石的球體形貌和典型晶體結(jié)構(gòu)


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