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小核酸,大玩家

GE生命科学
2018.5.30







纯化应用专家

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2016年9月19日,FDA批准Sarepta Therapeutics公司的Exondys 51 (eteplirsen),用于治疗外显子51跳跃型杜氏肌营养不良(DMA), 成为首个FDA批准的DMD药物;2016年12月23日,FDA批准Biogen/Ionis公司Spinraza(nusinersen),用于治疗成人及儿童脊髓型肌萎缩(SAM)成为FDA首个批准的SAM药物,挑动了整个核酸药物市场的神经。随着Eteplirsen和nusinersen的获批,以及给药载体技术逐渐取得突破,核酸药物行业复苏后即将迎来爆发,并再度点燃了医药行业对小核酸药物的热情。核酸有可能成为继抗体药物之后的下一代创新药物,颠覆现有的医药市场格局。


2017年11月广州锐博生物与GE医疗宣布共建最大核酸原料药生产基地,通过本次核酸药物研发生产基地的搭建,可以让国内的核酸研发水平与欧美的差距缩小到五年以内,而此次合作也将是中国大陆首次引进GE OligoProcess核酸工业合成系统。因此除了大家对GE医疗是蛋白层析领域的老大哥的印象外,其实对于核酸生产,GE也一直是该领域的“带头大哥”。


核酸固相合成技术

核酸固相合成技术主要是指将核苷酸单体与添加在固体载体上的单体之间的偶联反应,完整的合成周期是将一个核苷酸残基添加到在固体载体上的不断延长的寡核苷酸链上,由四个主要步骤组成:脱酰化(Detritylation)、偶联(coupling)、氧化(oxidation)和封端(capping)。


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过流(Flow-through)合成技术

GE 所有合成设备均采用过流(Flow-through)合成技术。固体载体含有多个起始位置(loading µmol/g),被定量加入合成反应柱中,coupling混合物被推入合成床作为一个固相反应区,单体试剂在合成床前端被耦合反应持续消耗。当反应区域下移时,消耗的单体被新的试剂不断更换,以保持整个反应区域恒定的试剂浓度,均匀的液体分布使柱的不同部分的耦合效率保持连续并相同。Flow-through合成过程中,在合成柱内产生背压,产生的背压利于保持柱床内液体均匀分布从而促进在各个反应位点保持高浓度单体,提高耦合效率。该技术可大大缩短合成循环时间,从而最小化了整个工艺时间和试剂消耗,并因此减少废物的产生。同时,过流(Flow-through)合成技术与高精度计量泵相结合可精准控制试剂接触时间,实现批次间的稳定生产。


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固相合成仪系统

GE oligo系列固相合成仪经过30年的沉淀发展,已成为核酸药物生产领域领导者,并被定义为核酸生产行业标准,而以下强项,更是无人超越。


  • 过流及循环放反应技术,低单体反应用量,极大节约生产成本,可保持1.5EQ单体反应当量

  • PAT (压力、电导、UV及脱三苯甲基监控) 在线监控,高精度输液泵,精准控制溶剂反应量及反应时间,提高合成效率-DNA>99%, RNA>98%

  • 可提供从样品工艺开发到大规模生产所有合成,纯化及浓缩换液整个工艺生产设备及填料


1. ÄKTA oligopilot plus合成仪

ÄKTA oligopilot plus系统是一款用于研究、工艺开发及小试生产的灵活全自动化的DNA/RNA 核酸合成仪。 这款紧凑设备可提供低成本,高质量的合成,可满足大多数化学合成的需要。其特有的合成柱循环技术可大大提高RNA合成效率,ÄKTA oligopilot plus 10以及ÄKTA oligopilot plus 100两款设备可分别提供1-50umol以及50umol-9mmol合成规模,两种规模设备在同一硬件平台,通过更换相应组件进行相互转换。


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2. OligoPilot 400合成仪

OligoPilot 400主要用于中等规模核酸生产,适配70mm及140mm合成柱时,可达到4-60mmol反应规模,单批次可生产300g 20-mer核酸粗品。紧凑设备设计,可大大节约单体用量及车间空间占比。


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3. OligoProcess systems

OligoProcess为目前市场最为合成成本节约及稳定的全自动大规模核核酸合成设备,可达到10-4000mmol粗品核酸合成量。继续沿用GE独特高效 PAT技术(在线电导、3波长UV、压力及流量及脱三苯甲基监控),由符合 CFR 21 part 11的经典Unicorn软件控制,可精准高效控制反应过程,极大节约反应成本,保证合成效率,自动化设计整合合成前、合成后切割以及拆装合成柱工艺,全系统模块化设计,完全符合ATEX/EX防爆法规要求。

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4. 固相合成柱

GE提供适用于ÄKTA oligopilot plus、 OligoPilot 400、 OligoProcess 系统以及flow-through 反应模式的耐有机溶剂、可变柱高的合成柱。


对于1 - 2000 µmol小规模合成量,可以采用以下不同固定体积的不锈钢合成柱以及可变柱高的合成柱:


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对于中等规模核酸合成,则可选择Filine 35 oligo可变柱高合成柱。


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而对于固相载体在合成过程中会进行溶胀的特点,对中等及大规模合成生产GE提供可50 - 1200 mm直径.自动调节柱高的AxiTide及 BioProcess MPLC columns定制化合成柱:


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5. Primer Support 5G

经过30多年的生产应用经验,GE已经推出Primer Support 5G,是第5代基于Polystyrene基价的固相合成载体,该载体具有以下卓越特点:


  • 高载量:在不损失合成收率及纯度的情况下,可达到DNA350 µmol/g及RNA 300 µmol/g的合成载量

  • 成本低:与前几代Polystyrene固相载体及CPG固相载体相比,高载量的Primer Support 5G可大大节约生产成本

  • 可放大性:Primer Support 5G, Isis Pharmaceuticals已成功利用Primer Support 5G UnyLinker 350在稳定的收率及纯度情况下实现1000mm线性放大


6. Custom Primer Support

GE同时提供针对DNA及RNA合成的固相载体定制服务,可满足对任何配机需求,定制服务主要包括可显著提高长链核酸合成收率及纯度的spacer arm的使用,以及连接剂、标签、修饰基团以及替代保护基团的偶联。 常用的保护集团是保护鸟嘌呤的异丁酰以及保护腺嘌呤和胞嘧啶苯甲酰。UnyLinker 定制化只推荐用于DNA合成。


整体生产解决方案

完整的核酸生产包括以下工艺流程:


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而除了提供核酸酸合成解决方案之外,GE还提供了多种解决方案来支持覆盖核酸生产整个流程。我们提供小规模DNA / RNA样品的纯化试剂盒,修饰、扩增和克隆的试剂,以及复杂的分析系统来研究核酸与其他生物分子间的相互作用。 对于寡核苷酸纯化,我们提供色谱柱和层析填料,如Source 15Q、30q及Capto Q ImpRes。相应的层析填料可配套Axichrom系列自动层析柱以及小试的ÄKTA Avant 及 ÄKTA pure systems到中试生产的AKTA pilot以及大规模生产的AKTA process全自动层析系统系统进行纯化,最终采用Uniflux全自动超滤设备进行1-10000L规模换液浓缩,所有合成、纯化及超滤设备均采用UNICORN软件自动化控制及数据管理。


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同抗体生产整体解决方案一样,GE医疗可同样为您的核酸生产提供卓越的解决方案,缩短交货期,降低风险,直至扩大到大规模GMP生产。


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