HPV病毒，一种无包膜的双链环状DNA病毒，当它侵入人体时，会释放其DNA并整合到宿主细胞的细胞核基因组中，这种整合可能诱发癌症的发生。
HPV病毒颗粒的大小约为45-55纳米，它的衣壳呈现出独特的20面体对称结构，拥有72个壳微粒，由L1蛋白和L2蛋白组成。其中，L1蛋白作为主要的衣壳蛋白，分子量为55-60KDa，是HPV疫苗的关键靶标。此外，L1蛋白无需L2蛋白的协助，就能独自形成与天然病毒颗粒形态结构相似的类病毒颗粒（Virus-Like Particle, VLP）。
由L1蛋白形成的VLP，保留了病毒颗粒的天然表位，能模拟真实病毒，激活免疫系统，产生针对同型HPV病毒的中和抗体，从而起到预防作用。更值得一提的是，由于VLP并不包含双链环状DNA这一遗传物质，无法进行自主复制，因此不具备致病性和传染性，确保了疫苗的安全性。目前，基于VLP的疫苗已成为HPV疫苗研发的主要方向，为预防HPV感染和由其引发的癌症提供了有效的手段。
图1. HPV疫苗
HPV疫苗的研发依赖于高效的表达和纯化平台。目前，研发平台主要基于真核表达系统和原核表达系统。
原核表达系统，尤其是大肠杆菌系统，因其培养成本低、表达量大的优点而被广泛使用。但原核系统中表达的HPV L1蛋白常以包含体形式存在，需要复杂的复性过程才能得到具有天然构象的VLP，这个过程中蛋白损失量大，收率比较低。
真核表达系统有酵母、昆虫细胞和痘病毒表达系统，能够表达具有天然构象的HPV L1蛋白，易于形成病毒样颗粒（Virus-Like Particles, VLPs），操作比较简单。
目前第二代的酵母（毕赤酵母）表达系统，兼具原核以及真核表达系统的优点，可高水平表达蛋白，且表达的HPV抗原与人类的细胞结构更为接近，因此免疫原性更强。
图2. HPV疫苗常用表达系统
目前，国内已有多款HPV疫苗成功获批上市，其中，1款采用大肠杆菌表达系统，1款为杆状病毒/昆虫细胞表达系统，3款采用酵母表达系统。尽管表达系统不同，但都需要通过纯化获得高纯度、高活性的L1蛋白，从而自组装形成VLP。
为了获得高纯度VLP颗粒，通常需要加入还原剂（如DTT或β巯基乙醇），打开二硫键，使得蛋白充分解聚，还原得到L1蛋白单体，同时释放可能存在于VLP内部的HCP和核酸。然后逐步去除还原剂及其他杂质，使得目的L1蛋白组装成VLP。
针对HPV L1蛋白的纯化工艺，目前已开发了多种方法，可采用阳离子进行捕获，在通过1-2步精纯，可采用疏水、复合模式、阴离子或凝胶过滤进行精纯，纯度可达到98%以上，自组装后具有良好的免疫原性。
图3. HPV疫苗纯化工艺
离子交换层析：利用HPV L1蛋白在特定pH和盐浓度下的电荷特性，通过阳离子或阴离子交换层析可以实现进一步的纯化。例如，使用NanoGel-50SP HP阳离子交换介质具有高载量，同时该介质具有高耐盐性，支持在中等离子强度下大量捕获L1蛋白，有效去除杂蛋白; NW Rose Plus Q HP阴离子交换层析介质可用于精纯阶段，去除内毒素及痕量杂质。
复合模式层析（羟基磷灰石）：NMCHT Type II羟基磷灰石层析介质具备超大孔径，拥有金属亲和阳离子交换能力，可用于HPV纯化捕获或精纯阶段，L1蛋白可与层析介质结合，有效去除杂蛋白和宿主DNA等。
疏水相互作用色谱：在疏水相互作用色谱中，HPV L1蛋白根据其疏水性被分离。例如，使用NW Rose Butyl FF疏水相互作用层析介质可以在高盐条件下洗脱杂蛋白，而目的蛋白在较低盐浓度下洗脱，从而实现高纯度的HPV L1蛋白纯化。
凝胶过滤层析：NW Rose 4FF/NW Rose 6FF凝胶过滤层析介质可进一步用于杂蛋白的去除。
案例1. NanoGel-50SP HP用于HPV疫苗纯化
NanoGel-50SP HP是一款高性能耐盐阳离子交换层析介质，利用杂蛋白、宿主DNA和目的蛋白电荷性质差异，与填料的结合程度不同，洗脱顺序不同，可用于大量高效捕获。下图是利用NanoGel-50SP HP从澄清溶包产物中高效捕获目的HPV L1蛋白的案例，通过盐浓度梯度洗脱，可以有效分离杂质。
图4.NanoGel-50SP HP用于HPV疫苗纯化
案例2. NMCHT Type II用于HPV疫苗纯化
纳微NMCHT Type II以更大的孔径设计，为HPV的分离纯化提供了显著的优势。在实验中，我们选用了某进口品牌的CHT II和纳微NMCHT Type II两种介质对HPV进行纯化。实验结果显示，纳微NMCHT Type II介质在分离纯化过程中表现出色，宿主杂质被直接流穿，且最终的收率相较于某进口品牌提高了8.32个百分点。
图5. 某进口品牌CHT II与纳微NMCHT Type II纯化VLP色谱图(a)，纯化后纯度对比图（b）
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填料类型 |
产品型号 |
货号 |
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CEX |
NanoGel-50SP HP |
04062-050150 |
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NW Rose SP FF |
60022-072900 |
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AEX |
NW Rose Plus Q HP |
60023-547000 |
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MM |
NMCHT Type II |
80000-040002 |
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HIC |
NW Rose Butyl FF |
60032-098000 |
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SEC |
NW Rose 4FF |
60012-014900 |
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NW Rose 6FF |
60012-015900 |
注：可以提供7.7 mm × 22 mm 、16 mm × 25 mm 、7.7 mm × 100 mm的层析预装柱。更多规格型号或定制需求，请联系我们。
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