在细胞与基因治疗领域，质粒DNA作为病毒载体(如AAV、慢病毒)或mRNA疫苗生产的核心原料，其生产工艺的效率和稳定性至关重要。碱裂解是质粒生产中的关键步骤，直接影响质粒的收率、纯度和可放大性。本文将基于科百特质粒全工艺链解决方案(如图1)，针对质粒的关键生产环节，如在线连续流碱裂解系统E-lystem®、专用澄清滤器Claricap® CSD、阴离子膜层析Pultrix™ XQ等产品应用的技术整合，将质粒工艺最简化，尤其适用于细胞与基因治疗或动物疫苗领域对高纯度、大规模、低成本质粒的需求，实现其高质量的工艺稳健性、合规性和商业回报上的综合价值。以下将重点突出科百特如何通过创新技术实现质粒DNA的高质量、高效率生产，同时降低工艺复杂度与成本。
1. E-lystem® 在线碱裂解系统
碱裂解工艺的痛点与挑战
当上游发酵工艺确定后，其碱裂解步骤是质粒生产的“卡脖子”环节，传统批次工艺的局限性包括：
· 反应条件难以精准控制；
· 局部过碱：批次混合不均可能导致局部pH>12.5，引发质粒不可逆变性（超螺旋结构损失）；
· 剪切力损伤：机械搅拌易破坏超螺旋质粒分子结构，尤其 大分子质粒（>10 kbp）；
· 放大效应显著，批次工艺在放大时混合效率下降，收率与 质量（超螺旋比例）波动大，批间一致性难以保证；
在线碱裂解系统的技术优势
该系统通过模块化“微流控”设计，实现裂解所需物料间的高效、温和且均一的精准混合控制，以解决传统工艺的痛点：
(1)工艺原理与流程
· 模块化连续流反应器：菌体悬液与裂解液（NaOH/SDS）通过高精度泵按比例输送至特定结构的混匀装置，实现快速混匀并确保物料温和受力，充分裂解以实现产量最大化，同时，可避免传统批次工艺的局部过碱（pH>12.5）风险，以及过度搅拌带来的过高剪切应力造成质粒超螺旋结构的破坏。
· 精确裂解时间：通过可调流速与反应管道长度精确控制裂解时间（2-5分钟），避免过度裂解，最大限度保留超螺旋质粒结构。
· 在线中和：裂解后高粘度裂解液与酸中和液连续高效混合，快速将pH降至中性（pH 5.0-5.5），高质高量的实现质粒复性并沉淀宿主DNA/蛋白及SDS复合物。
(2)关键优势
· 提升质量与收率：
· 超螺旋质粒比例稳定在95%以上（传统工艺60-80%），减少线性/开环质粒杂质。
· 质粒收率提升，无机械搅拌，剪切破坏低，质粒完整性保留率提升。
· 放大友好性&体量灵活
· 线性放大，无混合效率损失，适合商业化规模(100L/h左右)。
· 降低成本
· 试剂消耗低：精准投料，无批次浪费，无系统滞留损失。
· 生产时间缩短50%（连续处理 vs 批次间歇操作）。
· 符合GMP要求
· 一次性管路系统及混合装置，可避免清洁验证
· 封闭系统减少污染风险
2. Claricap® CSD质粒专用澄清滤器：单级高效截留去除沉淀及杂质
技术原理
· 深层过滤+弱电荷修饰：采用多层复合滤材（如纤维素/硅藻土+电荷修饰表面），通过尺寸排阻+静电吸附双重机制捕获细胞碎片、SDS-蛋白复合物及宿主DNA，并几乎无目标产品损失。
· 专为质粒澄清设计：优化滤器结构及膜精度选型，单级应用即可兼顾高载量及高控浊效果，滤后浊度<5NTU。
工艺简化与优势
· 一步替代多步澄清：传统工艺需离心+深层过滤或多级PP囊式/除菌滤器，该专用滤器亦可直接在线连接连续流系统，实现裂解-中和-澄清一体化。
3. Pultrix™ XQ阴离子膜层析：高载量快速纯化
技术原理
膜层析 vs 传统树脂层析：
· 阴离子交换膜（如磺酸基修饰）：利用质粒DNA在相对高盐下与膜表面正电荷结合与膜表面正电荷结合，高盐洗脱。
· 对流传质模式：质粒直接接触膜表面结合位点，传质效率传统填料高10-100倍，载量提升至5-10 mg/mL（传统填 料柱仅1-2 mg/mL）。
工艺简化与优势
· 快速纯化与集成化：结合在线裂解-澄清系统，直接上样澄清液，省去预浓缩和分子筛步骤；质粒纯化捕获时间缩短至0.5-1小时（传统预浓缩加分子筛需4-6小时）。
· 高分辨率与收率：一步去除宿主RNA、内毒素、蛋白质，质粒纯度>95%(HPLC检测); 收率>80%(树脂柱收率60-70%)。
· 规模化灵活性：膜层析模块可堆叠放大，支持单批次处理百升级裂解液。
综上，通过以上关键环节：在线连续流碱裂解系统、专用澄清滤器和阴离子膜层析的应用整合，将质粒工艺生产实现了：
· 质量精进：超螺旋比例>95%，纯度>98%，工艺稳定性（CV<5%）；
· 工艺最简化：工艺时间缩短50-70%，耗材成本降低20-60%；
· 规模化无忧：从研发到商业化无缝放大，符合GMP与连续制造趋势。
科百特聚焦质粒生产核心痛点，如质量波动、成本高、工艺复杂，将质粒工艺路线简化、质量精进，实现降本增效同时，其各环节也具备突出的产能灵活性与合规性，助力企业从“传统批次”向“集成连续化”生产模式升级。
