DNA含量测定方法在生物制品安全控制中的应用

为避免宿主细胞残留DNA可能带来的致癌性、感染性与免疫原性等危害,有必要在生物制品生产过程中对DNA进行纯化去除与含量测定,保障生物制品的安全性和有效性。该文从残留DNA的危害性分析出发,介绍5种DNA含量测定方法在生物制品安全控制中的应用。

生物制品宿主细胞残留DNA检测限定标准及方法浅析

近年来热度骤增的生物制品药物对诸多疾病疗效斐然,在药品市场中所占比重也是节节攀升。于是生物制品与之俱来的生物安全性问题被渐渐提上日程,其中宿主细胞残留DNA由于可能会传递肿瘤或病毒相关基因,存在潜在的危险性,各国药品监督管理机构对其残留量有着严格的限度控制。同时,各国药典也陆续提供数种关于宿主细胞残留DNA检测经典的方法,目前以实时定量聚合酶链式反应(PCR)方法为最优,因其专一性强、灵敏度高、快速且可实现高通量。本文介绍了一些国内与国外监管机构出台的关于生物制品宿主细胞残留DNA检测的限定规定,并对现有的常见检测方法进行描述、总结和比较。

qPCR在重组腺相关病毒产品大片段宿主细胞残留DNA检测中的应用

目的考察qPCR法检测重组腺相关病毒(recombinant adeno-associated virus,rAAV)基因治疗产品中大片段宿主细胞残留DNA(host cell residual DNA,HCD)的可行性。方法提取4种不同血清型rAAV核酸,采用qPCR法对宿主HEK293细胞基因组长末端重复序列(long terminal repeat sequence,LTR)中244和562 bp两个片段序列进行特异性定量,计算HCD在基因组中的占比。结果可在qPCR法定量限范围内检出4种不同血清型rAAV样品大片段HCD,占比为0.3%~5.4%,且随着检测片段长度增加,占比呈降低趋势。结论qPCR技术可用于rAAV产品中大片段HCD的检测。

首批HEK293细胞DNA含量测定国家标准品的制备

目的制备HEK293细胞DNA含量测定用国家标准品,以期为行业内HEK293细胞残余DNA的测定提供支持。方法使用Genomic-tip 500/G以及基因组DNA纯化试剂制备HEK293细胞DNA,以其为标准物质原料,采用紫外分光光度法和琼脂糖凝胶电泳法进行纯度和含量筛选,随后稀释至浓度约为100 ng/μL后,按160μL/支进行分装。组织5家不同实验室,采用紫外分光光度法进行协作标定,并评价其稳定性和适用性。结果制备的HEK293细胞DNA国家标准品经检测,A260/A280均在1.8~2.0之间,电泳图谱为单一条带,符合规定。该标准品经5家实验室协作标定,共得到78个有效数据,平均含量为104.8 ng/μL,相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)为4.2%,均数的95%可信区间为103.8~105.8 ng/μL,单次测定的95%参考值范围为96.0~113.6 ng/μL,平均可信限率为1.0%,推荐保存条件为-80℃。采用2个不同型号的荧光定量PCR仪进行适用性研究,该标准品在0.3~3000 pg/反应范围内适用性良好,扩增效率分别为101%和95%,标准曲线R^(2)分别为0.9992和0.9995。结论该批HEK293细胞DNA国家标准品各项指标均符合要求,可作为国家标准品用于荧光定量PCR检测,含量定为104.8 ng/μL,批号为270039-202301。

SARS-CoV-2灭活疫苗(Vero细胞)中宿主细胞DNA残留量荧光定量PCR检测方法的建立及验证

目的 建立严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory symptom coronavirus 2,SARS-CoV-2)灭活疫苗(Vero细胞)中宿主细胞DNA残留量荧光定量PCR检测方法,并进行验证,以期更好地控制产品安全性。方法 通过磁珠法对SARS-CoV-2灭活疫苗(Vero细胞)原液进行DNA提取,采用探针型PCR对宿主细胞DNA残留量进行定量分析。对建立的方法进行线性范围、重复性、中间精密度、定量限、专属性、耐用性、准确度验证,并使用该方法对5批SARS-CoV-2灭活疫苗(Vero细胞)进行宿主细胞DNA残留量检测。结果 DNA标准曲线在300~0.003 pg/μL范围内线性良好(R~2均≥0.99);重复性和中间精密度验证相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)均<20%;定量限为0.001 pg/μL;样品稀释液与纯化液稀释液对检测无干扰;样品于53、55、57℃条件下孵育60 min及55℃条件下孵育56、60、64 min的检测结果无明显差异;准确度验证回收率在79%~83%,RSD <5%。用该方法检测SARS-CoV-2灭活疫苗(Vero细胞)原液中DNA残留量适应性良好。结论 成功建立了SARS-CoV-2灭活疫苗(Vero细胞)中宿主细胞DNA残留量荧光定量PCR检测方法,该方法线性范围、重复性、中间精密度、定量限、专属性、耐用性和准确度均符合可接受标准,适用于SARS-CoV-2灭活疫苗(Vero细胞)中宿主细胞DNA残留量的检测及质量控制。

对斑点杂交方法检测治疗性单克隆抗体制品中残留宿主细胞DNA含量的影响因素研究

目的:对斑点杂交方法检测重组生物制品中残留宿主细胞DNA含量试验中的6个影响因素进行评价。方法:对不同的样品稀释液,样品中是否含有蛋白,含蛋白样品是否采用蛋白酶K处理,采用不同方法预处理的模板DNA作为标记用模板,采用不同体积的离心管进行探针标记,分别采用不同的杂交温度,共计6个因素对检测结果的影响进行评价。结果:在使用随机标记的探针通过斑点杂交方法检测重组生物制品中残留宿主细胞DNA含量试验中:标准品和样品稀释中使用水进行稀释时结果可信度较高;样品中含有蛋白会降低检测的灵敏度;在含蛋白样品中加入蛋白酶K处理可以在一定程度上提高检测的灵敏度;使用超声处理的模板DNA作为探针标记的模板时,检测灵敏度较高,同时背景较低;探针标记过程中应采用0.2 mL薄壁PCR管作为容器以保证试验成功率;最适的杂交温度为42℃左右。结论:在斑点杂交方法检测治疗性单克隆抗体制品中残留宿主细胞DNA含量中,采用水作为稀释液,对含蛋白样品使用蛋白酶K消化,标记用模板DNA使用超声处理,使用0.2 mL薄壁PCR管作为标记反应管和在42℃杂交时,结果的稳定性和灵敏度有较大提高。

CHO宿主细胞DNA残留检测试剂盒(PCR-Taqman探针法)的方法学验证

目的:中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)宿主细胞DNA残留检测(PCR-Taqman探针法)方法的验证。方法:利用磁珠分离法结合Taqman探针定量PCR技术,对自主研制的CHO宿主细胞DNA残留检测试剂盒进行线性与范围、准确度、精密度、专属性、定量限、参考品DNA标定等验证。特别针对残留定量限、蛋白浓度、pH值、缓冲体系等关键影响因素,以及生产工艺各中间品进行回收率考察,验证试剂盒对复杂样品的检测性能。选取采用不同工艺的多个重组蛋白产品,通过独立三方协作标定,开展试剂盒的适用性研究。结果:DNA标准曲线在3 fg·μL-1～300 pg·μL-1范围内,线性良好(R2> 0. 99);对5个浓度梯度检测的准确度偏差均<10%;定量限为0. 5 fg·μL-1;内部参考品DNA标定结果为10μg·m L-1;精密度良好(RSD≤15%);大鼠、小鼠、大肠杆菌、人类基因组DNA对检测无干扰。另外,对于样品中DNA含量在1pg·m L-1～10 ng·m L-1、pH值在4～9,采用磷酸缓冲体系、Tris缓冲体系、醋酸缓冲体系、柠檬酸缓冲体系等多种基质样品,以及生产工艺中间品的检测回收率均在70%～130%,RSD均<15%。3个独立实验室间协标检测数据RSD均<30%。结论:自主研发CHO宿主细胞DNA残留检测试剂盒(荧光探针法)特异性强、灵敏度高、准确度好,能够满足复杂基质条件下各种重组制品的宿主DNA残留检测要求。

定量PCR-Taqman探针法检测NS0宿主细胞残留DNA的方法学验证

目的NS0宿主细胞残留DNA检测(定量PCR-Taqman探针法)方法的验证。方法针对小鼠骨髓瘤细胞(NS0)基因组重复序列设计合成多对引物、探针,通过实验优选最佳的引物探针组合;应用所建立的前处理试剂盒(磁珠法)对供试品中宿主细胞残留DNA进行富集纯化;根据《国际人用药品注册技术协调会(ICH)》及《中国药典》通则9101的要求,应用所建立的NS0宿主细胞DNA残留检测试剂盒进行线性与范围、准确度、精密度、专属性、定量限的方法学验证。应用NS0细胞生产的单克隆抗体工艺中间品及原液,验证所建立试剂盒对实际生产样品的检测性能,并组织5个独立实验室进行协作标定。结果 NS0细胞DNA检测(Taqman法)正向引物序列:CCCCTTCAGCTCCTTGGGTA、反向引物序列:GCCTGGCAAATACAGAAGTGG、荧光探针序列:FAM-AGGGCCCCCAATGGAGGAGCT-TAMRA;NS0细胞DNA标准曲线在3 fg·μL^-1~300 pg·μL^-1内,线性良好(r2> 0. 99);对6个浓度梯度检测的准确度偏差均<15%;定量限为3 fg·μL^-1;内部参考品DNA标定结果为30μg·m L^-1;精密度良好(RSD≤30%);能特异性地检测NS0细胞DNA,对大肠杆菌DNA、人类基因组DNA(人肾上皮293T细胞)、CHO(中国仓鼠卵巢)细胞DNA无扩增反应。另外,对于生产工艺中间品及原液的检测回收率均在70%~130%,RSD均<15%。5个独立实验室间协标检测数据RSD均<30%。结论自主研发NS0宿主细胞DNA残留检测试剂盒(定量PCR-Taqman探针法)特异性强、灵敏度高、准确度好,能够满足NS0宿主DNA残留检测要求。

宿主细胞残留DNA片段大小分布检测方法的建立及验证

目的建立宿主细胞残留DNA片段大小分布的检测方法,并进行验证,为监控疫苗生产过程提供依据。方法基于高灵敏的微型化芯片毛细管电泳法,用MDCK细胞基因组DNA作为阳性对照品,建立检测方法,并验证方法的检测范围、准确性及精密度。利用建立的方法分析MDCK细胞基质流感疫苗生产过程中间品(H1N1型流感病毒收获液、病毒微滤液、核酸酶处理收获液、浓缩病毒液、层析病毒液)残留DNA片段大小分布。结果 MDCK细胞基因组浓度为933.06 ng/μL,A_(260/280)值为2.079,可作为阳性对照。该方法检测范围为35~10 380 bp,精密度检测CV均小于10%。用该方法检测H1N1型流感病毒疫苗中间品,结果显示宿主细胞基因组大片段被核酸酶处理成小片段,层析病毒液300 bp以下片段占总外源DNA的84%。结论建立了一种测定MDCK细胞基质流感疫苗宿主细胞残留DNA片段大小分布的检测方法,该方法精密度良好,有望用于连续细胞系衍生生物制品的原液检定和质量控制。

阈值法检测人用狂犬病疫苗宿主细胞DNA残留量

目的建立人用狂犬病疫苗宿主细胞DNA残留量的阈值检测法,并进行验证。方法验证阈值法的线性范围、准确性及精密度。采用阈值法和DNA探针杂交法分别对3批狂犬病疫苗原液样品宿主细胞DNA残留量进行测定,并进行比较。结果DNA标准品浓度为3~200pg时,与检测信号(μV/s)呈良好的线性关系,直线回归方程为y=10.812x-36.761,R^2=0.9945;加入100和25pgDNA标准品的样品回收率为88%~110%,CV分别为7.7%和7.4%;精密度各次检测CV均<10%。阈值法检测3批狂犬病疫苗原液样品宿主细胞DNA残留量分别为181.9、104.2和64.6pg/mL,DNA探针杂交法检测结果分别为约250、约100和<100pg/mL,二者检测结果相符。结论阈值法有望应用于生物制品宿主细胞残留DNA含量的常规检测,且具有良好的准确性及精密度。

磁珠法结合实时定量PCR检测新型冠状病毒灭活疫苗中宿主细胞残留DNA的验证及应用

目的对磁珠法结合实时定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)检测新型冠状病毒(简称新冠)灭活疫苗(Vero细胞)中宿主细胞残留DNA(residual cell DNA,rcDNA)进行验证及应用。方法利用磁珠与溶液中DNA的特异性结合来提取样品中rcDNA。将已知浓度的细胞DNA标准品系列稀释后,根据DNA标准品的循环阈值与浓度之间的线性关系,对未知样品中的rcDNA进行定量分析。对方法进行线性和范围、专属性、准确度、精密度验证,并使用该方法对新冠灭活疫苗(Vero细胞)生产过程样品进行rcDNA及其片段大小检测。结果标准品检测范围为0.0003~30 pg/μL,该方法的标准曲线决定系数(R;)>0.99,扩增效率为90%~110%。质控样品回收率为50%~150%,相对标准偏差(RSD)均小于30%。试验结果的各项参数均符合标准。结论磁珠法可解决rcDNA检测中样品前处理提取DNA的技术难点,qPCR能够简便、快速、准确地对新冠疫苗生产过程中的rcDNA进行定量测定。该方法适用于新冠疫苗中rcDNA的检测及疫苗生产过程和成品的质量控制,对其他采用同样细胞基质的病毒性疫苗质量控制也具有借鉴意义。

生物制品中宿主细胞残留DNA检测的研究进展

宿主细胞残留DNA是指可能出现于生物制品中的来自宿主细胞的DNA片段。用传代细胞株生产的生物制品,其宿主细胞残留DNA可能会传递肿瘤或病毒相关基因,存在潜在的危险性。各国药品监督管理机构对宿主细胞DNA的残留量有着严格的限度控制,同时各国药典也提供数种经典的检测方法。建立合适的宿主细胞残留DNA检测方法有助于监测生产工艺,确保生物制品的安全性和质量。此文对宿主细胞残留DNA潜在的危害、国内外监管机构对宿主细胞残留DNA检测标准和检测方法以及各方法的特点及研究进展做一综述。

磁珠法结合定量PCR检测肠道病毒71型灭活疫苗中宿主细胞DNA残留量的验证及应用

目的对磁珠法结合定量PCR（quantitative PCR，qPCR）检测肠道病毒71型灭活疫苗（Vero细胞）（EV71疫苗）中宿主DNA残留量进行适用性验证及应用。方法利用微磁珠与蛋白溶液中DNA的特异性结合，来提取样品中残留的宿主细胞DNA。将已知浓度的细胞DNA对照系列稀释后，作为标准品DNA与提取的DNA同时进行qPCR扩增。根据标准品DNA的循环阈值与浓度之间的线性关系，对未知样品中残留DNA进行定量分析。结果标准品检测范围在0．03～3000．00Pg／反应。该方法的标准曲线决定系数≥O．980，扩增效率为90．O％～110．00。质控样品回收率为50％～150％，相对标准偏差均小于30％。实验结果的各项参数均在要求范围内。结论磁珠法可解决残留DNA检测中样品前处理的技术难点，qPCR能够简便、快速、准确地对EVTl疫苗生产过程中的DNA残留量进行定量测定。该法适用于EV71疫苗中DNA残留量的检测及疫苗生产过程和其成品的质量控制，对其他采用同样细胞基质的病毒性疫苗质量控制具有借鉴意义。

Benzonase核酸酶在Vero细胞流感病毒灭活疫苗中的应用研究

连续细胞系用于生物制品生产可能会造成宿主成分传递给受种者的问题。为了评估Benzonase核酸酶在细胞流感病毒灭活疫苗中降解宿主细胞残余DNA的效果。本研究采用Vero细胞培养流感病毒H3N2,获得病毒原液后,经“Benzonase核酸酶+300kD超滤膜包+Capto Core 700”(实验组)、“300kD超滤膜包+Capto Core 700”(方案一)和“300kD超滤膜包+Capto Core 700+Capto Q”(方案二)三种纯化方案分别对病毒原液进行纯化,取样检测各步骤的血凝效价、血凝素含量、总蛋白含量、宿主蛋白含量、宿主DNA含量评估对流感病毒的纯化效果,并通过透射电镜观察病毒颗粒形态。灭活验证通过后,按血凝素HA含量为15μg/剂(体积0.5mL)皮下免疫BALB/c小鼠2次,免后14d后分离血清检测抗体滴度水平评价免疫原性。结果显示,实验组最终纯化液病毒的回收率为(66.70±4.87)%,配置为单价制剂后各项指标符合药典要求;方案一最终纯化液病毒回收率为(50.00±3.41)%,rcDNA含量为(28366.67±1006.65)pg/mL,配置为单价制剂后rcDNA含量不符合药典要求(<100 pg/剂);方案二对比方案一增加了阴离子交换,纯化后病毒回收率为(46.83±1.62)%,配置为单价制剂后各项指标符合药典要求。透射电镜结果显示病毒颗粒不会受到核酸酶的影响。免疫原性评价结果显示小鼠血清抗体滴度与对照组无显著差异,表明核酸酶对流感病毒的免疫原性没有影响。另外,Vero细胞DNA经核酸酶处理后,使用毛细管电泳未检测到具有大小的DNA片段,说明核酸酶可以将DNA降解为核苷酸。综上,本研究初步确定Benzonase核酸酶用于Vero细胞为基质的流感病毒灭活疫苗的应用。