三个供应商的 CsCl 纯化 Ad5 载体(AdV),在 Stunner 上测出三种情况:一家纯度高、无聚集,一家藏着多余的 DNA,一家已经没有完整的病毒颗粒。后两种问题,传统滴度方法都容易漏掉。qPCR 要数小时,而且只测序列特异的 DNA,看不出空壳有多少;A260 则要先做 SDS 变性预处理。这些方法还需要针对特定血清型优化,AEX-HPLC 也只能逐个跑样。
Stunner 的 Adeno Quant 应用把 UV/Vis、DLS 和 SLS 整合到同一次 2 µL 测量中,不需要预处理、染料、标准曲线,也不挑血清型。纯化样品的滴度从 1E9 cp/mL 起就能测,96 个样品一小时跑完。
实验条件
样品:3 批 CsCl 纯化的 Adenovirus 5 载体,分别来自 Vendor 1、2、3,−70 °C 保存,解冻一次后 4 °C 保存,4 天内完成全部测量(避免反复冻融)。
Stunner 设置:Adeno Quant 应用,4 次 DLS 采集 × 5 秒,水空白。UV/Vis 全光谱扫描,内置算法根据已发表的氨基酸序列计算摩尔消光系数,根据厂家提供的基因组大小(碱基数)计算 dsDNA 消光系数。
输出参数:总衣壳滴度、满衣壳滴度、dsDNA 滴度、蛋白滴度、% empty / % full、Z-average 粒径、PDI。
Stunner:UV/Vis + DLS + SLS 三合一平台,2 µL 完成 AdV 表征。
UV/Vis A260 是 AdV 滴度最快的读数方式,但腺病毒颗粒太大,散射光大,导致浊度叠加在吸收光谱上,A260 读数变异很大。传统做法是先用 SDS 煮沸变性样品再读数(颗粒打碎了就不散射了),但 30 分钟的预处理把"快"的优势抵消了。而且,文献对 A260 换算系数本身就有争议:1 AU₂₆₀ 到底等于 1.1×10¹² vg/mL、1.2×10¹² 还是 1.8×10¹²?
Stunner 用算法解决浊度问题。Unmix 把 AdV 样品的总 UV/Vis 吸收拆分成浊度(光散射贡献)和实际吸收,数学扣除浊度后直接出 A260,不需要 SDS 变性。
Stunner 的浊度校正:总吸收(黑线)= AdV 实际吸收(黄线)+ 浊度/光散射(灰线)。虚线标记校正后的 A260 值。不需要 SDS 变性。
但 A260 还有第二个问题:任何在 UV 区有吸收的组分(缓冲液成分、宿主细胞 DNA、游离蛋白)都会直接干扰结果。而在 AdV 纯化过程中,蛋白和 DNA 污染很常见。Stunner 通过结合 UV/Vis 和 DLS/SLS 来抵抗这类干扰:比如样品里有多余的游离 DNA,A260 会偏高,但腺病毒颗粒的散射强度不受影响。因此把两类信号对照着看,就能识别出这类干扰。
A. DLS 强度分布区分完整衣壳(绿色峰)、小颗粒(浅灰)和聚集体(深灰)。B. UV/Vis 光谱自动扣除浊度(浅灰线),剩余总吸收(黑线)拆分为 dsDNA(绿线)和蛋白(蓝线)。
Adeno Quant 数据分解:总衣壳(深蓝)、游离/聚集蛋白(浅蓝)、满衣壳(深绿)、游离/聚集 dsDNA(浅绿)。
Vendor 1 的 Ad5 样品四次重复测量,结果符合高纯度样品预期:总衣壳滴度平均 4.2×10¹² cp/mL(CV 4.9%),满衣壳滴度 3.4×10¹² vg/mL(CV 4.4%),% full 平均 81%。游离/聚集的蛋白和 DNA 只占总质量的约 13%。DLS 强度分布上四次重复相互重合,没有聚集峰,多分散性良好。
指标:结果
总衣壳滴度:4.2E12 cp/mL(CV 4.9%)
满衣壳滴度:3.4E12 vg/mL(CV 4.4%)
% full:81%
游离/聚集蛋白 + DNA:~13% of total mass
DLS:单分散,无聚集峰,PDI 低
A. 总衣壳和满衣壳滴度。蓝色 = 蛋白滴度(含总衣壳),绿色 = dsDNA 滴度(含满衣壳)。
B. % full(黄)81% 和 % empty(紫)。
C. DLS 强度分布,四次重复高度一致,无聚集。
Vendor 2:DLS 看起来没问题:单分散,Z-average 122.6 nm,落在单分散 AdV 常见的 100–200 nm 之内,PDI 不到 0.1。但 Adeno Quant 的完整图景暴露了一个隐患:样品中有大量多余的 DNA。这些 DNA 不属于腺病毒颗粒,很可能是宿主细胞 DNA 污染。如果只看粒径或只做 A260,这个问题会被漏掉。
Vendor 3:反过来,这个样品的蛋白和 DNA 总量比例完全符合纯化良好样品的预期,但 DLS 和 SLS 立刻揭示了大规模聚集。Stunner 把蛋白和 DNA 数据都标为"游离/聚集"(浅蓝色和浅绿色)。这表明样品里蛋白和 DNA 的量虽然对得上,但没有完整的腺病毒颗粒。这指向病毒稳定性可能出了问题:衣壳解体后,蛋白和 DNA 释放出来并聚集成大颗粒,比例却还保持着。
A. Vendor 2:DLS 显示单分散、无聚集(右),但蛋白/DNA 图上有大量多余 DNA(左),指向宿主细胞 DNA 污染。B. Vendor 3:蛋白和 DNA 总量正常(左),但 DLS 显示大规模聚集(右),所有蛋白和 DNA 标为「游离/聚集」。
单个参数看不到全貌
Vendor 2 只看 DLS 会判定通过,Adeno Quant 却发现了多余的 DNA。
Vendor 3 只看 UV/Vis 的蛋白/DNA 比例会判定正常,DLS 却发现了严重聚集。
UV/Vis + DLS + SLS 三种方法放在同一次测量里,这两类问题能一起捕获。
Vendor 1 纯度高、滴度稳定、无聚集;Vendor 2 粒径正常,但藏着多余的 DNA;Vendor 3 化学组成合理,颗粒却已经解体并聚集。三家的问题落在不同维度上,只测一个维度(滴度或粒径或 DNA 含量)的方法至少会漏掉其中一个问题。
Stunner 的 Adeno Quant 在不需要额外前处理、染料或标准曲线的情况下,从 2 µL 样品里同时给出滴度、空满比、游离蛋白/DNA 含量和聚集信息。所以这种多参数表征可以用在优化上游产量、跟踪纯化效果等环节,也可以作为批次放行时考察的关键质量属性(CQA)之一。