
2023年葛兰素史克、辉瑞的RSV疫苗以及赛诺菲和阿斯利康联合开发的预防性单克隆抗体药物相继获得FDA批准上市,这是RSV疫苗领域的重大突破,2023年因此也被称为“RSV疫苗商业化元年”。
上市仅半年时间,葛兰素史克的Arexvy、辉瑞的Abrysvo以及赛诺菲和阿斯利康的Beyfortus的三款产品分别创造了12.4亿欧元(约15.3亿美元),8.9亿美元以及5.47亿欧元(约5.98亿美元)销售额,远超市场预期。据灼识咨询的研究数据显示,RSV药物全球整体市场规模预计将从2020年的18亿美元迅速增长至2030年的128亿美元,年复合增长率高达21.4%。
目前,全球范围内已有近70种RSV疫苗正在研发中,显示出该领域的竞争日益激烈。而在国内,多家企业也积极布局RSV疫苗的研发,其中五款相关产品已顺利进入临床研究阶段。
一、RSV疫苗与研发技术平台
呼吸道合胞病毒(RSV)是一种单链RNA病毒,拥有11种编码蛋白。其中,G和F表面蛋白在RSV感染过程中扮演着关键角色,不仅是中和抗体的主要目标,也是免疫应答的焦点。RSV感染会导致呼吸道炎症和黏液分泌增加,使气道狭窄,对婴幼儿、老年人和免疫功能受损者构成严重威胁。
自上世纪60年代开始,RSV疫苗的研发工作便已开始进行,然而之前已有多个进入临床试验的RSV疫苗宣告失败,例如Novavax研发的重组纳米蛋白颗粒RSV疫苗,Jassen开发的腺病毒载体RSV疫苗等等。适合疫苗开发的F蛋白具有两种构象,即融合前F蛋白(pre-F)和融合后F蛋白(post-F),早期疫苗产品都是基于Post-F蛋白设计的,诱导产生的中和抗体滴度低,不足以抵抗RSV感染。直到2013年,Pre-F构象被解析后,以Pre-F为基础的RSV疫苗研发进入快速发展阶段。
图. RSV F蛋白融合前后的构象变化
RSV疫苗常包括病毒载体疫苗、蛋白亚单位疫苗、融合蛋白疫苗、重组抗RSV全人源单抗疫苗,以及新冠后涌现的mRNA疫苗等平台。
二、RSV疫苗纯化工艺概览
本文将对这四种常见的RSV疫苗的纯化工艺进行简述。
葛兰素史克、辉瑞的RSV疫苗属于蛋白亚单位疫苗,此类疫苗的表达体系多为CHO细胞或昆虫细胞。疫苗可经过病毒灭活和初步层析捕获后,利用高分辨的离子交换填料NW Rose Plus Q HP或NanoGel-50Q HC和复合模式层析NW Rose Plus HAM进行精细纯化,有效去除宿主蛋白和核酸,同时确保RSV Pre-F蛋白的纯度。
mRNA疫苗工艺涉及多个步骤,包括质粒模板的构建与纯化、mRNA的合成与纯化、脂质体包封等环节。其中质粒的纯化可采用三步法进行纯化,先用分子筛NW Rose 6FF去除宿主RNA,后通过质粒亲和层析NW Rose Plus Plasmid步骤去除开环DNA杂质,最后的精纯步骤可采用高分辨离子交换层析NanoQ-30L,去除痕量杂质及内毒素。该工艺操作简单,终产品纯度高,容易放大。
也可以采用两步法层析,采用UniGel-30DEAE离子交换层析进行大量捕获,后采用疏水相互作用层析UniHR Phenyl-30L去除相关杂质。该法操作简单,无需亲和层析,生产成本低。
mRNA纯化工艺一般采用NanoGel dT20亲和层析进行捕获,去除工艺相关杂质(酶类、NTP及模板DNA等),而后采用高分辨的疏水或离子填料进行精细纯化,去除产品相关杂质(mRNA片段或dsRNA等)。捕获阶段除了用亲和层析,还可以选用复合模式层析填料NW Rose Viral L / NW Rose Viral M,该工艺具有高的回收率及更低的杂质含量。
在精细纯化阶段,UniPS 40-1000反相层析介质成为去除痕量杂质的得力助手,特别在ds DNA的清除方面表现出色。同时,复合模式层析介质羟基磷灰石NMCHT Type II型也展现出了其独特的优势,通过添加一定浓度的NaCl和CaCl2,采用结合-洗脱模式(B/E mode),能够显著提高终产品的纯度。当然,高分辨率IEX或HIC也是不错的选择。纳微科技可提供多款优质填料,其中包括高分辨离子交换填料NanoGel-50Q HC或NanoQ-30L等及高分辨疏水相互作用填料,如NW Rose Plus Phenyl HP或NW Rose Plus Butyl HP等。
病毒载体疫苗如腺病毒载体和痘病毒载体,其纯化工艺多采用高分辨的离子交换层析介质NanoGel-50Q HC和复合模式层析介质NW Rose Viral L/NW Rose Viral M,确保病毒载体的纯度和活性。层析后料液通过超滤、浓缩、换液后,制得最终的疫苗原液。工艺流程图如下图所示。
收获的病毒液经过核酸酶处理和过滤澄清后,利用NW Rose Viral L填料进行纯化,以高效去除宿主蛋白和核酸。此工艺具有高上样量(可达10 CV)和高回收率(50~60%),确保病毒的纯度和活性。