一文了解AAV质量和空壳率表征利器 — SEC-MALS

腺相关病毒（AAV）是一种先进的基因治 疗方式，用于向体内传递基因以治 疗人类细胞中的遗传性疾病。对于新型疗法，保证安全有效的剂量非常重要，较高剂量可能会导致毒性，所以必须精确控制这些药品的效力和纯度。同时还需要准确了解制剂中的免疫原性成分，例如空衣壳和聚集体。

体积排阻色谱（SEC）是一种历史悠久的技术，已广泛应用于生物制药行业，可以作为聚集体测量的一种重要手段。AAV衣壳可以显示出多样化的聚集谱，一小部分自相关形式可达到超过100 nm的亚微米颗粒范围。沃特世新推出的约450-500 Å颗粒的SEC色谱柱可以很好地将单体病毒颗粒从较小的杂质和多聚体中分离出来。

图1. XBridge Premier GTx BEH SEC 450 Å色谱柱。

基于SEC-MALS的病毒载体

和聚集体质量表征

SEC按尺寸分离溶液中的样品组分。因此，单体AAV衣壳可以很容易地与聚集体和外在杂质区分开来。当与多角度光散射（MALS）、紫外（UV）和示差折光（RI）检测器配合使用时，SEC可以通过同时使用吸光度、光散射和折射率数据，在没有标准曲线的情况下实现AAV样品的质量测量。基于XBridge Premier GTx BEH SEC 450 Å 2.5 µm SEC 4.6 x 150 mm色谱柱首先分离 BSA（牛血清白蛋白）、牛甲状腺球蛋白（BTG）和 AAV2样品。怀雅特（Wyatt）ASTRA软件利用UV、RI、MALS、DLS组合数据来确定分析物的物理属性，包括其粒径、摩尔质量和成分（例如AAV的Vg/Cp）。

图1 a. BSA（粉红色 2 mg/mL）、BTG（4.5 mg/mL，蓝色）和 AAV2空衣壳（2E 13 vg/mL，绿色）的SEC色谱图和摩尔质量与时间的关系数据。尽管AAV2单体和BTG二聚体的保留时间相似，但无论洗脱时间如何，MALS都能提供准确的摩尔质量测定。b. 根据SEC-MALS分析检测到的峰值，描绘测量的各种成分回转半径（Rg）和流体动力学半径（Rh）的图。

表1. 使用XBridge Premier GTx BEH SEC 450 Å 2.5 μm，4.6 x 150 mm色谱柱的SEC-MALS测定结果。图1中每个色谱图标记为P1-P4的SEC峰对应于基于摩尔质量测量的每种蛋白质的单体、二聚体、三聚体和高阶聚集体。

消除次级相互作用的色谱柱

为MALS的分析灵敏度提供双保险

XBridge Premier GTx BEH SEC 450 Å 2.5 μm色谱柱即使在低流速（<0.3 mL）条件下也表现出低MALS噪声和高灵敏度MALS信号检测（图2）。此外，这些色谱柱提供的分辨率范围可确保准确外推目标峰的数据。

图2. 使用XBridge Premier GTx BEH SEC 450 Å 2.5 μm 4.6 x 300 mm色谱柱进行SEC-MALS分析后AAV2空衣壳的特征图谱。a. 显示了MALS检测的RMS噪声（0-4.5 min），远小于标准化噪声阈值（100 μV）。b. AAV2衣壳的UV、LS和dRI信号叠加谱图。阴影框内显示为角度依赖性选择的色谱峰。c. b图中阴影峰的德拜图(K*c/Rɵ vs sinɵ)。该图删除了较低和较高角度的贡献（前1, 2和后17, 18探测器）。d. AAV2组分的测量摩尔质量。

一个技术平台搞定病毒载体空壳率检测

总衣壳浓度（Cp）和病毒基因组浓度（Vg）滴度往往分别通过ELISA和qPCR测量，但这些技术可能非常耗时且容易发生变化。Wyatt ASTRA软件可以将280 nm处的紫外吸光度和RI信息与MALS数据相结合，以分别独立提供蛋白质和核酸信息。这对于确定空满比具有较高价值。

图3. 基于SEC-MALS的完整AAV衣壳和空AAV衣壳的区分。a.通过对确定比例（1:0（蓝色）、1:1（粉色）、1:2（绿色）、1:5（紫色）、1:10（橙色）和 0:1（黑色））的AAV9 的衣壳进行混合和分析。ASTRA软件根据摩尔质量区分AAV9的完整衣壳 (-)、单独空衣壳(+)和核酸 (x)。b.完整和空衣壳AAV9混合物的摩尔质量和vg/cp比率图。Vg/Cp比率为0.00、0.52、0.69、0.93、0.97和1.13，分别与1:0、1:1、1:2、1:5、1:10和0:1比率很好地对应。

结  论

基于XBridge Premier GTx BEH SEC 450 Å 2.5 µm色谱柱对不同AAV血清型提供出色分辨率和高效MALS分析的能力。样品组分实现高分辨率分离，从而可以轻松确定其生物物理特性，包括摩尔质量、尺寸和聚集体组成。SEC-MALS提供的强大的多属性分析能力还能确定空衣壳和完整衣壳比率。

拓  展

文中提到的多角度光散射（MALS）设备，来自今年5月沃特世收购的怀雅特（Wyatt）公司。

怀雅特（Wyatt）作为光散射检测器的领军品牌，其MALS可以完 美与沃特世液相色谱及SEC色谱柱串联，搭建而成的SEC-MALS系统是分离、表征和定量各种基因治 疗载体，有效载荷以及与基因治 疗发展相关的其他蛋白质的理想选择。SEC-MALS特别适合于测量这些病毒载体的总颗粒浓度、空壳率、病毒蛋白质和核酸部分的摩尔质量等属性。其结果在所有血清型中都是可靠的，且无需复杂的引物或复杂的样品制备，方法学完全和沃特世SEC色谱方法兼容。与其他技术相比，SEC-MALS结果更直观准确，和现有色谱方法更兼容，且可用于验证PCR或ELISA检测。结合ASTRA软件的21CFR11合规版本，SEC-MALS很容易定位于基因治 疗产品的批次间比较或放行分析。