近期CDE发布了《溶瘤病毒产品药学研究与评价技术指导原则 (试行)》,原文中对产品杂质做了阐述。在病毒生产过程中,由于病毒包装不完整或错误包装从而产生产品相关杂质,产品杂质一般包括分子变体、非完整包装病毒(如非包 膜病毒颗粒、空壳病毒颗粒等)、错误包装病毒颗粒、无活性 病毒颗粒、病毒颗粒聚集体等。原则中建议采用适宜的方法进行检测,并进行安全性评估。对产品安全性和/或有效性无影响的物质归类为工艺相关物质,需要在合适的阶段进行监测,以确保批间的一致性。此外,国际上ICH制定的《基因治 疗产品非临床生物分布考虑》指导原则,将溶瘤病毒归到基因治 疗大类,也对产品相关杂质做出了类似的规范。
对于溶瘤产品的产品相关杂质检测并非易事,主要原因在于产品相关杂质和目标产品的粒径大小、分子量、电荷等差异较小,常规手段难以达到准确检测及定量的目的。基于密度和沉降系数对颗粒进行区分是经典的分离/分析方法。CDE近日发布的《溶瘤病毒产品药学研究与评价技术指导原则 (试行)》也将分析型超速离心技术列为产品相关杂质推荐方法。
溶瘤病毒指导原则通告及局部内容一览
溶瘤病毒是一类可选择性在肿瘤细胞内复制进而裂解肿瘤细胞、激活肿瘤免疫,但对正常细胞无影响的一类病毒,包括RNA和DNA病毒等,可以治 疗多种类型的肿瘤。常见的溶瘤病毒包括:腺病毒、疱疹病毒、埃可病毒、呼肠孤病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、水疱性口炎病毒、新城疫病毒及痘病毒等。
针对于溶瘤病毒产品相关产品杂质可通过分析型超速离心法(AUC)进行检测。AUC是一项曾荣获诺奖的经典技术,其发明人为瑞典著名物理化学家Svedberg。
瑞典著名物理化学家Svedberg
沉降系数是生物大分子的特征常数,分子变异体、非完整包装病毒(非包膜病毒、空壳病毒)及病毒聚体等,虽然它们粒径差异很小(聚集体除外),但沉降系数存在较大差异,故可以通过AUC技术进行检测,在体内基因治 疗领域,AUC-SV法是检测AAV产品相关杂质的“金标准”。
分析型超速离心机 (AUC)
硬件构成 可视化离心过程
目前上市的四款溶瘤产品,两款产品基于疱疹病毒,一款基于腺病毒,另一款基于埃可病毒。疱疹病毒呈球形,二十面体对称,双链DNA,疱疹病毒较大,直径为150-200nm,具有包膜,“naked”病毒颗粒直径100nm。AUC检测疱疹病毒的结果如下图所示:A表示的是由于DNA包装失败病毒颗粒(empty);B表示的是含有支架蛋白核心,但不含DNA的病毒颗粒 (empty);C为成熟病毒颗粒,包裹着DNA (full) [1]。
疱疹病毒AUC检测结果
疱疹病毒电镜检测结果
腺病毒呈球形,二十面体对称,双链DNA,DNA在两端具有约100bp的倒置末端重复。腺病毒直径70-90nm,无包膜,沉降系数645S,AUC检测结果如下,从结果中可以得到其空壳、单体及聚集体含量的百分比[2]。
腺病毒AUC检测结果
埃可病毒(Echovirus)属于小RNA病毒科、肠道病毒属,无包膜、单链RNA(+)家族,直径24-30nm,蛋白衣壳占病毒颗粒的75%。埃可病毒成熟颗粒沉降系数143S。80S处的颗粒为Empty(含量~50%),143S处的颗粒为成熟full病毒颗粒(~43%),80S和143S之间的为partial,为Expanded intermediate病毒颗粒 (含量~7%)[3]。
埃可病毒AUC检测结果 埃可病毒电镜检测结果
对于肠道病毒属柯萨奇病毒(Coxsackievirus)[4]和脊髓灰质炎病毒[5],二者皆为无包膜、单链RNA(+)病毒,二十面体结构,其空壳及聚集体等皆可用AUC进行检测,检测结果如下:
柯萨奇病毒AUC检测结果 脊髓灰质炎病毒AUC检测结果
溶瘤病毒沉降系数一览
上述介绍了根据沉降系数的差异,对相关溶瘤病毒进行检测。另外,根据密度差异,对病毒产品相关杂质检测也是可行的。如下图,基于密度差异,可对腺病纯度进行分析[6]。
腺病毒AUC检测结果(基于密度差异)
对于另一些溶瘤病毒,可参考上述病毒或腺相关病毒空壳率的检测思路。溶瘤病毒作为未来最 具潜力和应用前景的肿瘤治 疗手段之一,相信在未来几年将会有更多产品进入临床并步入收获期!
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