全球首个耳聋基因疗法获批,AAV 如何靠碘克沙醇超速离心提纯?

2026-06-05 13:25:13, 艾本德 Eppendorf China 艾本德中国



前言


2026 年 4 月,FDA 加速批准了再生元公司开发的 OTOF 相关耳聋基因疗法  Otarmeni 用于治疗因 OTOF 双等位基因致病变异导致的重度至极重度感觉神经性耳聋,是全球首个针对该适应症的 AAV 载体体内基因疗法。


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当 AAV 走向临床,载体纯度成为关键工艺指标

AAV 以相对安全、可长期表达和良好组织靶向等特点,已成为体内基因治疗的主流载体,广泛应用于眼科、神经、肌肉和代谢性疾病等多种适应证的研发。


要让这类疗法真正安全可控,关键在于下游工艺既要高效去除细胞碎片、宿主蛋白等杂质,又要尽可能分离空衣壳与装载完整基因组的实心衣壳,这已成为 AAV 工艺开发的核心难点之一。


在实验室和早期工艺开发阶段,基于碘克沙醇密度梯度的制备型超速离心仍是获得高纯度 AAV 的重要手段:对血清型不敏感,依赖浮力密度实现分离,可在一次梯度中同时完成浓缩和杂质去除,并在多篇研究中被视为实验室级 AAV 纯化的推荐方案之一。


与传统 CsCl 梯度相比,碘克沙醇超速离心可显著缩短后处理时间(避免长时间透析),所得 AAV 在中枢神经系统等动物模型中已证明可实现稳定的长期体内转基因表达。

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基于碘克沙醇超速离心的 AAV 纯化方案

围绕上述需求, Eppendorf 最新发布的应用文献展示了如何利用  CP100NX 超速离心机搭配 P70AT 固定角转(40PP 离心管)实现功能性 AAV 颗粒的高效分离与纯化。

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上游培养和转染环节

在 DASbox® 迷你生物反应器系统(搭载 BioBLU® 0.3c 一次性罐体)悬浮培养 HEK293 细胞,后续进行三质粒共转染以制备携带 CMV EmGFP 的重组 AAV;37 ℃ 培养 72h 后,通过实时定量 PCR 测得体系中载体基因组滴度约 2.3×109 vg/mL,为后续超速离心提供了稳定、可放大的进料来源。

▲ 在 BioBLU® 生物反应器中完成转染后的完整工作流程



下游纯化环节

澄清后的粗制 AAV 裂解液被装载入 40PP 超速离心管中(含 15%、25%、40%、60% 四层不连续碘克沙醇梯度),使用 CP100NX 超速离心+P70AT 转子,350,000 × g,10 ℃,离心 90 min 纯化 AAV。

▲ 转染与后续分离分析所用全部 Eppendorf 设备


离心结束后,约 9 mL 的梯度自上而下被分装为 17 个 2 mL 组分。RT-PCR 显示,AAV 基因组主要富集在 40% 与 60% 碘克沙醇交界处的第 14 组分,其 vg/mL 相较于离心前的澄清液提升超过一个数量级,表明空衣壳及大量杂质被有效去除,功能性实心颗粒显著富集。

▲ 在组分 14  中检测到 AAV


透射电镜观察到平均粒径约 25 nm 的典型 AAV 颗粒;将第 14 组分添加至新鲜 VPC 细胞培养体系,在 72h 内可见清晰的 EmGFP 荧光信号,证明该组分中 AAV 结构完整、装载正确并保持良好的体外转导效率。



可以说,基于 CP100NX + P70AT 的碘克沙醇梯度离心方案,可以在不引入额外剪切应力的前提下,将携带 GFP 载体的功能性 AAV 与空衣壳及工艺杂质实现有效分离,为实验室级 AAV 纯化、动物实验制备以及与层析工艺的对比研究,提供了一套可复现的制备型超速离心流程。


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