央视新闻1月16日报道“截止目前，我国新冠疫苗接种量已超过1000万剂”。面对严重的疫情，国内外众多企业马不停蹄地开展新冠病毒疫苗的研发与生产。纵观人类疾病发展史，天花的消灭、小儿麻痹症患者的减少、手足口病的降低都得益于疫苗的接种，为人类健康筑起了一道“安全屏障”。疫苗是一种可以激活人体免疫应答，使机体产生对某种疾病特异性免疫力的生物制品。疫苗种类繁多，除了传统的减毒/灭活病毒疫苗外，近年来核酸疫苗（如mRNA疫苗，质粒DNA疫苗）、重组蛋白疫苗、类病毒颗粒疫苗、多糖及多糖结合疫苗、重组病毒载体疫苗等新型疫苗也备受关注。目前，已经进入临床和在研的新冠疫苗中，就包含了灭活病毒疫苗、mRNA疫苗、质粒DNA疫苗、重组病毒载体疫苗、类病毒颗粒疫苗和重组蛋白疫苗等多种类型。无论是何种疫苗的研制，都需要有稳定的工艺流程和可靠的质量控制，丹纳赫生命科学具有全面的解决方案，可为疫苗的研发、工艺开发及生产放大提供各种制备及分析技术，为疫苗的研发和生产铺平道路。
丹纳赫生命科学旗下SCIEX公司的PA 800 Plus药物分析系统是基于毛细管电泳分离技术的分析仪器。毛细管电泳技术具有分离效率高、模式多、适合于极性物质的分离等特点，已经成为生物制品多项表征中不可少的分析技术，收录于《中国药典》，被生物制药企业所广泛使用。在疫苗的研发和生产中，毛细管电泳技术可用于核酸类疫苗（mRNA和质粒DNA疫苗）的纯度分析、蛋白类疫苗（重组蛋白疫苗和类病毒颗粒疫苗）的纯度和等电点分析、多糖蛋白结合疫苗中游离蛋白和游离多糖的定量分析以及宿主细胞残留DNA分布分析。
01
核酸类疫苗的分析
mRNA疫苗：
作为此次疫情备受关注的新型疫苗，行业巨头BioNTech（与辉瑞和复星医药合作）、Moderna研发的mRNA疫苗率先进入了临床阶段，获得美国FDA紧急使用授权，进行了广泛接种。mRNA疫苗具有生产速度快、成本低等优势。mRNA疫苗长度一般为1000-5000 bp，在生产过程中可能会产生非目标片段长度的mRNA杂质。因此，对mRNA纯度的检测是其产品质控中的重要项目。PA 800 Plus药物分析系统可有效分离mRNA及其杂质，并进行准确的纯度分析（图1，SCIEX Tech Note：RUO-MKT-02-12225-ZH-A）。
图1. CGE-LIF方法进行mRNA疫苗（4000 bp）的纯度分析
质粒DNA疫苗：
质粒DNA疫苗通过质粒将目的基因导入人体，在体内表达出相应抗原，来激活人体免疫系统。质粒DNA疫苗的生产成本低、稳定性高、比传统疫苗更安全。另外，在重组病毒载体疫苗和重组蛋白疫苗生产中，也需要使用到质粒DNA。质粒DNA有超螺旋、线性、开环等几种拓扑结构存在。其中超螺旋质粒在细胞转染及基因表达方面优于其他形式，因此，生产高纯度的超螺旋质粒是确保产品安全有效的前提。FDA关于质粒DNA产品的指导意见中建议，超螺旋质粒的含量要大于80%；我国《生物技术药物研究开发和质量控制》一书中也指出，对于质粒类生物制品，超螺旋比例一般要大于90%。PA 800 Plus药物分析系统配合SCIEX ds1000 DNA kit，可将不同拓扑结构的质粒DNA有效分离并准确定量（图2，SCIEX Tech Note：RUO-MKT-02-9505）。
图2. CGE-LIF对不同拓扑结构的质粒DNA的分离
02
蛋白类疫苗的分析
类病毒颗粒（VLP）疫苗：
VLP是含有某种病毒的一个或多个结构蛋白的空心颗粒。VLP疫苗可增强免疫原性，安全和稳定性高。例如，预防宫颈癌的人乳头瘤病毒（HPV）疫苗就是典型的VLP疫苗。目前市场上已有英国葛兰素史克公司的HPV二价疫苗，美国默沙东公司的HPV四价和九价疫苗。2020年1月中国首个HPV二价疫苗——厦门万泰生物生产的“馨可宁”获批上市，适用于9-45岁女性接种。除HPV疫苗外，还有多个品种的VLP疫苗，如乙肝疫苗、戊肝疫苗、流感疫苗及肠道病毒疫苗等。由于VLP疫苗结构巨大（30-60 nm），检测难度大。PA800 Plus药物分析系统配合SCIEX SDS-MW kit可对其结构蛋白进行纯度分析，配合SCIEX cIEF kit可对VLP完整病毒颗粒进行等电点分析（图3，SCIEX Tech Note：RUO-MKT-02-7647-ZH-A）。
图3. A: CE-SDS对HPV结构蛋白的纯度分析；
B:CIEF对HPV完整颗粒的等电点分析。
重组蛋白疫苗：
重组蛋白疫苗是根据已知的病毒目标抗原基因在体外进行大量培养，诱导表达抗原蛋白，经过纯化而制成的疫苗；此类疫苗具有特异性强、应用范围广等特点。对于重组蛋白类疫苗，可以参考蛋白药物的药典标准，利用毛细管电泳技术，对其进行纯度分析（SCIEX SDS-MW kit）和等电点及电荷异构体分析（SCIEX cIEF kit）。
03
多糖类疫苗
多糖蛋白结合疫苗：
多糖蛋白结合疫苗是细菌多糖与蛋白质偶联生成的疫苗。连续多年全球销量第一的“疫苗之王”——辉瑞公司的沛儿13价肺炎疫苗便属于多糖蛋白结合疫苗。2019年底，我国沃森生物的13价肺炎疫苗获批上市，用于5岁以下婴幼儿及儿童肺炎的预防，成为首个国产、全球第二款13价肺炎疫苗，与辉瑞共同分享这款全球重磅畅销疫苗。在多糖蛋白结合疫苗的生产中，可能会残留游离的载体蛋白和多糖。WHO建议“在多糖蛋白结合疫苗中，游离载体蛋白的含量应小于蛋白总量的5%”。在结合疫苗生产中，需对产品中的游离载体蛋白及游离多糖进行定量。PA 800 Plus药物分析系统可分别对多糖蛋白结合疫苗中游离载体蛋白和游离多糖进行高效的分离和准确的定量（图4，SCIEX Tech Note：ROU-MKT-02-9990-ZH-A）。方法具有分辨率高、定量准确、简单快速的特点。
图4. MEKC法对结合疫苗中游离载体蛋白（A）
和游离多糖（B）的分离
04
宿主细胞残留DNA分布分析
基因工程生产的疫苗采用连续传代的动物细胞株表达生产，虽具有严格的纯化工艺，但产品中仍可能残留宿主细胞的DNA片段，这些宿主细胞残留DNA（HCD）可能会影响产品的安全性。FDA和NMPA均有相关的文件指出，生物制品中的HCD片段要小于200 bp。PA 800 Plus药物分析系统配合SCIEX ds1000 DNA kit，可将HCD根据片段大小分离，结合片段长度标准品，对其分布进行分析。单个片段分析灵敏度可达5 pg/mL（图5，SCIEX Tech Note：RUO-MKT-02-9259-ZH-A）。
图5. CGE-LIF方法对DNA片段标准品的分布分析
小 结
疫苗是人类预防疾病的主要生物制品，保证疫苗的安全性和有效性至关重要。基于毛细管电泳原理的SCIEX PA 800 Plus药物分析系统，以其分离效率高、检测灵敏度高、自动化程度高、适用范围广等优势，可为多类型疫苗产品的质控提供应用方案，全方位致力于人类健康。
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