病毒是科学研究中的重要工具，可用于研究基因表达和蛋白质合成等基本生物学过程。腺相关病毒（AAV）、慢病毒和噬菌体因其能够整合到宿主基因组中，被广泛用作基因治疗的载体。同样，病毒样颗粒（VLP）——一种模拟病毒结构的非感染性纳米外壳——具有高度免疫原性，被用作针对多种疾病的疫苗。它们也可以经过改造以携带治疗剂用于药物递送，并用作纳米材料和纳米器件的构建模块。
病毒生产工作流程包括多个阶段：扩增、收获、纯化和制剂。该过程从培养被病毒感染的宿主细胞（哺乳动物细胞、昆虫细胞或细菌细胞）开始。一旦完成扩增，便从培养基或宿主细胞碎片中收获病毒颗粒。随后进行纯化以去除污染的蛋白质、核酸或培养基成分。最后，将纯化的病毒进行制剂以备储存或下游应用，这需要进行样品浓缩和透析过滤（或缓冲液更换）。在收获阶段，为了对扩增的病毒进行部分纯化，同样需要这些步骤。
VLP生产与制剂工作流程
选择病毒收获和制剂方法时，必须考虑几个因素。过程的温和性对于确保最终产品的质量、稳定性和收率至关重要。此外，该方法必须能够从实验室研究放大到工业化生产规模，这需要在高生产率和成本效益之间取得平衡。时间效率也很关键，因为处理延迟会导致收率降低和成本增加。下表概述了病毒收获和制剂的常用方法。
| 考量因素 | 离心法 | 色谱法 | 沉淀法 | 超滤法 |
|---|---|---|---|---|
| 温和性 | ||||
| 可放大性 | ||||
| 收率 | ||||
| 时间效率 | ||||
| 成本效益 |
表：病毒收获与制剂方法对比
与传统方法相比，超滤法能够满足病毒收获和最终制剂的所有考量因素。然而，实验室规模常用的超滤形式——死端过滤（DEF），由于样品不循环而导致膜上形成浓度梯度，从而受到限制。这会减慢过滤过程，并可能因聚集而导致物料损失。此外，监控浓缩进程或混合样品的唯一方法是定期中断离心，这使得它成为一种需要手动操作的方法，并进一步增加了处理时间。最后，死端离心装置缺乏可扩展性，只能处理有限的体积。
与DEF相关的限制被切向流过滤（TFF） 有效克服。TFF通过持续的样品再循环避免滤饼形成，确保高过滤速率。TFF还具有可扩展性的优势，并能同时进行缓冲液更换和样品浓缩。然而，传统的TFF系统占地面积大，滞留体积达数十至数百毫升，不适合实验室规模的应用。为了克服这一挑战，Formulatrix 开发了 µPulse®——一款专为实验室规模体积设计的微型化TFF系统。
使用 µPulse - TFF 系统处理病毒
Formulatrix µPulse 是一款专为实验室规模应用设计的自动化、微型化 TFF 系统。它非常适合处理 AAV、慢病毒、噬菌体和 VLP。通过将获得专利的微流控泵技术与 TFF 相结合，整个流体路径在过滤芯片上实现了微型化。这将死体积减少到仅 0.65 毫升，确保了最高的死体积回收率。
其可自定义的设置，包括可调压力和泵参数，为病毒处理提供了一个温和且高效的过程。过滤芯片提供经修饰的聚醚砜（mPES）和再生纤维素（RC）膜，这些膜具有低污染特性，并与各种样品类型兼容。此外，它以无人值守的方式处理样品，速度比死端离心装置快 4 倍。
使用 aµtoPulse - TFF 系统进行高通量病毒处理
aµtoPulse® 是一款全自动、高通量的 TFF 系统，拥有全球最低的滞留体积，仅为 250 µL。每次运行可处理多达 54 个样品，最多可并行处理 4 个样品。设计灵活，可处理 0.5 mL 至 100 mL 的起始体积，并能将样品浓缩至 250 µL，精度为 ±25 µL。该系统支持多达四个外部缓冲液输入或板载锥形管，可实现自动化的多缓冲液透析过滤。
采用双泵的先进芯片设计，其在处理敏感病毒和病毒样颗粒（VLP）时，渗透物流速比 µPulse 快达 1.7 倍，同时最大限度地减少了剪切力。芯片提供 mPES（5-300 kDa）和 RC（5-100 kDa）膜，确保与广泛的样品兼容。
每个工作站提供独立的跨膜压力（0-32 psi）调节和监测，使用户能够完全控制过程的温和性与效率。直观的基于浏览器的软件支持远程方案设置、监控和控制，并提供符合 21 CFR Part 11 法规（适用于 GMP 环境）的安全数据管理。
网络研讨会
资源
体验微型化 µPulse - TFF 系统在蛋白质样品浓缩和缓冲液更换中的高效、快速和温和特性。
来自 Dyno Therapeutics
