慢病毒大规模生产面临的挑战

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慢病毒作为基因载体在治疗各类遗传性和后天性的人类疾病中倍受欢迎。从基础研究发展到临床阶段，高浓度纯化的载体需求量越来越大，相应的方法也层出不穷。目前大多数慢病毒的生产是在方瓶、平皿等体系中加入胎牛血清贴壁培养HEK293细胞系（293T和293E），通过多质粒瞬时转染包装得到病毒，但是该方法难以放大生产。

瞬时转染的放大培养包括贴壁细胞和悬浮细胞。

对于贴壁细胞培养放大，如使用滚瓶和细胞工厂，这些方式依靠增加培养单元数目来增大细胞量，往往占场地且劳动量大。为解决这些问题，人们开发了中空纤维生物反应器、固定床生物反应器、微载体培养等方式。中空纤维生物反应器含有数千根毛细管，将空间分成了两部分：纤维外培养细胞，纤维内运输培养基并进行营养物和代谢物的交换。固定床生物反应器由密集的微纤维载体组成床层，支持贴壁细胞的高密度生长。培养基灌注穿过床层，将营养物、氧气的交换给细胞。微载体培养通常是细胞贴附在100-200 μm的实心或多孔球形载体上。相比传统的二维培养，微载体给细胞提供了更大的表面和三维的培养空间。尽管微载体培养有一定的优势，比如易于分离细胞和产品，但仍不能消除劳动强度大的问题。

要获取大的生长面积同时减少劳动量，一个方法就是使生产慢病毒的细胞株适应悬浮培养。使用悬浮培养可以比贴壁培养大大提高细胞密度而不需要贴附的表面，如在摇瓶、搅拌式反应器中；另一大优点是细胞可以在无血清培养基中培养，减少终产品中潜在的免疫原性物质污染和动物源的组分，简化下游纯化工艺，这就大大推进了产品向临床级别转变。悬浮培养的放大相比原先通过增多单元量进行的贴壁培养，也可以减少批次间的差异。

目前已有研究在搅拌式生物反应器和波浪式生物反应器中通过瞬时转染悬浮HEK293细胞成功生产慢病毒。且研究表明悬浮体系与传统贴壁体系的慢病毒滴度相当，在106-108TU/ml (Segura et al., 2007; Ansorge et al.,2009)。

要配合更大规模的慢病毒生产，还需要下游的加工技术和质量分析进一步保障。下游加工技术须符合以下标准：可放大、经济性、高通量、可高效清除杂质、保持病毒的功能性，并尽量减少病毒颗粒损失。常见的慢病毒载体纯化浓缩方法是通过离子交换色谱和分子排阻色谱。虽然也有一些其他方法被开发，如亲和吸附、超速离心、切向流过滤等，但不是所有方法都时候大规模应用。目前，慢病毒载体产品质量尚无统一的国际标准。生产人用的GMP级慢病毒载体需要严格分析，以保证其纯度、效价和安全性。纯度检查要保证杂质的含量水平不会引起毒性和接受者的免疫反应；效价检测是保证临床使用时单位剂量的慢病毒载体转导效率一致；而安全性检查则保证复制缺陷的慢病毒载体没有发生同源重组，变成有复制能力的病毒。

在过去的十年中，慢病毒进入了我们的视野。如今，大规模的慢病毒生产已有相当的进展，正是这些研究的迫切说明其还有更大规模的需求。慢病毒大规模生产过程的发展是加速基因治疗、细胞治疗验的关键，它将推动人类以更有效的方式治疗一系列疾病。

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