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一针难求的带状疱疹疫苗,如何实现国产化“加速”?


带状疱疹(俗称:缠腰龙、蛇缠腰、生蛇等)是一种感染性皮肤疾病,由潜伏在人体神经节的水痘-带状疱疹病毒再次激活引起,临床表现为成群的簇状水疱。在我国,高达90%以上的成人体内潜伏水痘-带状疱疹病毒。带状疱疹可发生于任何年龄,但随着年龄增长造成免疫功能下降,50岁后发病率显著上升。仅我国每年50岁及以上成年人新发带状疱疹约156万人。


近期,国产带状疱疹疫苗相关领域捷报频传,引起业内广泛关注。带状疱疹疫苗目前研发工艺路径主要分为三种类型:减毒活疫苗、基因工程重组疫苗及mRNA疫苗。目前长春百克已经成为国内首家带状疱疹疫苗批准上市的公司,给国内的带状疱疹潜在高风险人群带来福音。而新的mRNA技术也被应用于这一疫苗研发行列,嘉晨西海的mRNA带状疱疹疫苗已成功被FDA批准进入临床实验。目前已上市的的带状疱疹疫苗有减毒活疫苗(Merck和长春百克)和重组糖蛋白 E 疫苗(GSK)两种。


带状疱疹减毒活疫苗

由水痘-带状疱疹病毒(VZV)的弱化活疫苗株制成。接种后,病毒会进入人体,但无法引起严重的疾病。这种疫苗的原理是通过接种弱化的病毒,刺激机体产生免疫反应,增强机体对VZV的免疫力,从而预防带状疱疹的发生。如果病毒再次激活,机体的免疫系统会迅速识别并清除病毒,防止病毒引发带状疱疹。


于2006年上市的默沙东疱疹病毒疫苗(Zostavax)就是使用该技术路线的带状疱疹疫苗。该路线生产成本低,副作用少;但有残留毒性风险,不适合免疫系统较弱的人。

重组带状疱疹疫苗


通过重组DNA技术生产的疫苗,将免疫反应的抗原DNA转染哺乳动物细胞,表达抗原,然后从细胞中提纯。葛兰素史克的生产的Shingrix就属于该技术路线。重组带状疱疹疫苗的优势在于诱发免疫反应同时避免了病原体的其他成分对人体造成不良影响;同时免疫系统较弱的人群也可安全使用。


目前重组的基因工程带状疱疹疫苗以其关键的重组糖蛋白E为主,进行Fc融合或者重组表达,通过CHO宿主细胞发酵,然后经过一系列下游澄清过滤,纯化等步骤获得高纯度目标抗原,最终结合相应的佐剂制备成疫苗。下面我们会简单介绍下不同类型基因工程重组带状疱疹疫苗可参考的纯化路线。


整体来讲,重组基因工程带状疱疹疫苗制备路线可简化为下面流程图:


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图1:重组带状疱疹疫苗工艺路线


重组带状疱疹疫苗的层析工艺可使用两种不同的工艺路线,分别为Fc融合蛋白或重组糖蛋白E。


以Fc融合方式做重组带状疱疹疫苗既可以利用Fc片段提高E蛋白的免疫原性,还可以因为Fc片段的引入使得整个下游制备过程可以利用抗体的纯化技术路线进行制备,从而使下游工艺相对比较高效:通常采用三步的层析纯化工艺路线,先用ProteinA捕获Fc融合蛋白,进行快速提纯以及聚集,再次通过阴离子或者疏水以及分子筛等方式进行精纯。


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图2:重组带状疱疹疫苗纯化:Fc融合蛋白


亲和捕获(MaXtar ARPA):此步骤工艺目的是把目的蛋白从培养液中快速的捕获出来的最关键步骤。因此步骤可以去除大量的HCP,病毒及HCD和培养基组分物质。百林科MaXtar ARPA的配基是修饰的耐碱rProtien A,可耐受0.5M NaOH进行CIP,具有高流速,高载量的特性,动态载量>60mg/ml。


阴离子交换层析(MaXtar Q HR):在这步骤不仅能去除杂质蛋白,聚集体,最重要的还能去除内毒素和HCD。其中MaXtarQ HR基架为高刚性改良琼脂糖基架,具有高流速,高载量,低反压的特点。


疏水层析(MaXtar Phenyl(HS)):此步骤工艺目的是去除HCP和聚集体,对于疏水层析来说上样洗脱条件的开发和填料的选择对提高产品质量来说特别重要。MaXtar Phenyl(HS)具备载量高和分辨率好等特点。


分子筛层析(Geldex PG):分子筛填料可选择高分辨率,且易放大的Geldex 75 PG和Geldex 200PG。


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图3: Fc融合蛋白的参考应用


以重组糖蛋白E为目标抗原的层析工艺路线如下,可以现有阴离子进行捕获,采用疏水层析以及羟基磷灰石进行1-2步精纯:



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图4:重组带状疱疹疫苗层析纯化



阴离子层析MaXtar Q HR:对于重组E蛋白可以快速从细胞收获液中捕获目的蛋白从而达到富集样品的目的。


羟基磷灰石CHT:此步骤工艺目的进一步控制杂质水平,对于仍然不能控制聚集体在较低水平的情况还是推荐羟基磷灰石(BaronCHT type II)来开发。目前百林科可以供应I和II型羟基磷灰石。


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图5:羟基磷灰石的球体形貌和典型晶体结构


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