全能核酸酶--高纯度外泌体纯化的“隐形功臣”

2026-07-10 11:58:42, Vivian 上海玮驰仪器有限公司

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如果把外泌体比作一列装载着药物或生物信号的精美“纳米胶囊”，那么在从细胞培养上清中提取这些胶囊的过程中，最大的挑战往往不是“造胶囊”本身，而是如何清除纠缠在胶囊周围的“杂乱绳索”——来自宿主细胞的基因组DNA与RNA。这些核酸杂质不仅让溶液变得像胶水一样黏稠，还会堵塞纯化设备、影响最终产品纯度，甚至可能引发免疫原性安全隐患。在这种情况下，一名兼具高效降解DNA/RNA能力且温和不伤活性物质的“隐形功臣”——全能核酸酶，正在逐步成为外泌体工业化纯化不可或缺的核心工具。

全能核酸酶是什么

全能核酸酶，英文名Benzonase^® Nuclease（常以商品名Benzonase著称），是一种来源于粘质沙雷氏菌、经基因工程改造的非特异性核酸内切酶。之所以被冠以“全能”二字，是因为它拥有独特的“广谱降解”能力：可以在宽泛的条件下同时高效降解双链、单链、线性、环状、超螺旋等各种形式的DNA与RNA，并将核酸完全降解成2-5个碱基长度的5’-单磷酸寡核苷酸。

该酶的核心优势体现在三个方面：

高效性：极低浓度（1-10 U/mL）即可快速降低溶液粘度；
灵活性：在pH 6-10、温度0-42°C范围内保持活性，兼容多种缓冲体系；
兼容性：可在6M尿素、0.1M盐酸胍、0.4% Triton X-100、0.1% SDS等条件下正常工作。

外泌体纯化离不开全能核酸酶

外泌体是从细胞培养上清中通过分泌方式产生的纳米级（30-200nm）膜性囊泡，天然携带蛋白质、RNA等活性分子，在疾病诊断、药物递送、再生医学等领域展现出广阔的应用前景。然而，在外泌体的分离纯化过程中，细胞凋亡破裂后释放的基因组DNA/RNA会形成粘稠的网状结构，造成工艺上的多重挑战：

❌粘度飙升，处理效率降低：大量核酸分子相互缠绕，溶液变稠，导致离心时间长、过滤速度慢，工艺处理窗口被大幅压缩。

❌堵塞层析柱，纯化成本高：这些核酸极易堵塞超滤膜和层析柱介质，导致分离设备寿命缩短、更换频率增加，显著拉高了成本。

❌残留污染，影响产品安全性：宿主细胞为多为连续传代细胞，残留的宿主核酸可能存在潜在的生物安全隐患，中国药典对生物制品的宿主细胞残留DNA有明确的限量规定。

在常规方法（如超速离心、尺寸排阻层析）效果有限的情况下，全能核酸酶凭借其“一酶双杀”的高效降解能力，成为了应对上述难题的关键武器。

关键步骤与专利案例

传统外泌体纯化方案大多聚焦于物理分离方法，却往往忽略了游离核酸这一关键杂质的影响。近年来，将全能核酸酶引入外泌体生产工艺的实践日渐成熟。一项专利（CN115710572B）公开了一种外泌体的工业化制备方法，其核心步骤中明确了全能核酸酶的应用策略：

（1）细胞上清的浓缩

首先采用切向流过滤方法，使用截留分子量为100kDa~750kDa的中空纤维柱，将细胞培养上清液浓缩10-20倍。此步不仅去除了大量小分子杂质，也为后续核酸酶处理提供了目标产物浓度更高的起始物料。

（2）全能核酸酶的去核酸处理

向浓缩液中加入全能核酸酶进行去核酸处理。在此过程中，全能核酸酶高效地将浓缩液中缠绕在外泌体周围的宿主DNA/RNA彻底降解为短链寡核苷酸，从而大幅降低溶液粘度，“解锁”被核酸缠绕的外泌体颗粒。处理完成后经重悬得到粗提液。

（3）密度梯度离心与外泌体收集

对粗提液进行密度梯度离心，利用核酸已被降解、溶液粘度降低的优势，更高效地收集外泌体层。

（4）低速离心与超速离心

在离心力≤50000g的条件下对收集的外泌体层进行低速离心去除沉淀，得到初步纯化液；再进行≥100000g的超速离心，最终获得高纯度外泌体。

该专利方法获得的外泌体膜结构完整、不变形，纯度和颗粒浓度均优于现有方法，收率更高、成本更低，为以外泌体为载体的靶向药物递送研究提供了有力支撑。

从成功通过美国FDA DMF备案，到依托AI酶进化技术实现性能全面升级，合规性加持 + 技术性能护航，Pannarase全能核酸酶无疑已成为基因治疗生产值得信赖的核心工具。未来，逐典生物将继续依托重组蛋白定向改造平台与持续的技术创新，加速布局更多生物制药核心原料的国产化与国际化进程，赋能生物制药行业发展。