Gag-Spike病毒样颗粒纯化与功能验证：疫苗高效生产工艺的优化研究

研究人员针对SARS-CoV-2疫苗开发中病毒样颗粒(VLPs)纯化工艺的瓶颈问题，通过优化切向流过滤(TFF)参数和色谱树脂筛选，建立了一种可放大生产的Gag-Spike VLPs纯化策略。研究证实该方法能有效保持颗粒完整性及Spike蛋白功能，为疫苗开发提供了关键技术支撑。

　　

随着COVID-19疫情持续蔓延，开发安全高效的疫苗平台成为全球焦点。病毒样颗粒(Virus-like particles, VLPs)因其具有天然病毒结构却无复制能力的特性，被视为理想的疫苗载体。特别是展示SARS-CoV-2 Spike蛋白的VLPs，能模拟真实病毒诱导免疫反应，但生产过程中面临纯化工艺复杂、颗粒易损伤等挑战。传统超速离心法难以规模化，而现有色谱方法又存在宿主蛋白残留等问题，严重制约疫苗产业化进程。

加拿大国家研究委员会(National Research Council Canada)的研究团队在《Vaccine》发表论文，系统优化了HIV-1-Gag-Spike VLPs的下游纯化工艺。研究采用GFP标记慢病毒作为模型，通过切向流过滤(Tangential Flow Filtration, TFF)测试不同跨膜压力(TMP)和剪切速率对颗粒完整性的影响；比较SepFast DUO 5000等5种色谱树脂的纯化效率；最终通过动态光散射(Dynamic Light Scattering, DLS)和流式病毒颗粒检测(Flow-virometry)验证产物质量。

优化TMP和剪切速率提高渗透通量
通过设计阶梯式TMP实验发现，当剪切速率>2000 s^-1时仍能保持慢病毒活性，据此确定最佳TFF参数。使用700 kDa超滤膜可实现零VLP渗透损失，较传统800 s^-1方案显著提升处理效率。

色谱树脂筛选与组合优化
CaptoCore? 700(CC700)树脂表现出最佳性能，宿主细胞蛋白去除率达98.5%，DNA残留<2 ng/μg。与CIMmultus QA整体柱联用后，VLP回收率提升至85%，优于传统HiTrap Q阴离子交换柱。

功能性验证关键发现
流式病毒颗粒检测证实，纯化后>80%的VLPs表面Spike蛋白能同时结合ACE2受体和特异性抗体。动态光散射显示颗粒平均直径120 nm，多分散指数<0.2，表明良好的均一性。

该研究建立的"TFF-双色谱-无菌过滤"工艺成功解决了VLP生产中回收率与纯度的矛盾问题。特别值得注意的是，高剪切条件(>2000 s^-1)下仍能保持颗粒功能的发现，颠覆了传统工艺认知，为大规模生产提供了理论依据。研究团队首次将流式病毒颗粒检测技术应用于VLP质量监控，建立了同时评估颗粒数量、大小和抗原完整性的新方法。这些突破不仅对COVID-19疫苗开发具有直接应用价值，也为其他包膜病毒VLPs的纯化工艺开发提供了范式参考。