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采用TSKgel DNA-NPR色谱柱分析质粒DNA的拓扑异构体

东曹分离与纯化

2023.6.02

质粒DNA被大量用于基因治疗药物以及mRNA疫苗的DNA模板的制备中。另外，美国FDA还发布了质粒DNA药物的指导方针^[^1]，这些都表明质粒DNA的质量控制和分析方法变得越来越重要。

质粒DNA药物的质量项目、标准及分析法

下表中归纳了质粒DNA药物的质量项目、分析法以及标准示例^[2]。其中，对通过琼脂糖凝胶电泳分析的质粒DNA的均一性，规定了闭环 (sc或ccc) 状的纯度应在80%以上。另外还需要对拓扑异构体中的开环 (oc) 状、直链 (linear) 状以及二聚体、多聚体等项目分别进行分离和确认。在分析这些项目时，HPLC是一种有效的方法。

分析质粒DNA的拓扑异构体

培养后，通过溶菌作用获得粗提质粒DNA，然后使用阴离子交换色谱柱TSKgel DNA-NPR将其分离，得到的色谱柱如下图^[3]所示。

质粒DNA的拓扑异构体按照oc状、sc (ccc) 状、linear状、二聚体 (多聚体) 的顺序依次洗脱出来^[4]。另外，我们都知道，根据分析柱的物性和流速等分析条件，linear状质粒DNA的洗脱位置会发生变化^[5]。

因此，为了正确识别这些拓扑异构体，需要通过琼脂糖凝胶电泳 (包括对比分解酶处理样品的电泳) 和电子显微镜照片，确认通过色谱法得到的组分^[5]。

核酸分离用IEC色谱柱的选择

TSKgel DNA-NPR和TSKgel DNA-STAT这两款阴离子交换色谱柱都可用于分离核酸，都采用了非多孔性填料，但填料粒径和色谱柱尺寸不同，分离选择性也稍有不同。

TSKgel DNA-NPR (4.6 mmI.D.×7.5 cm, 2.5 μm) 更适合用于分析质粒DNA，能够简便、快速地区分出超螺旋、开环和线型三种拓扑结构。TSKgel DNA-STAT (4.6 mmI.D.×10 cm, 5 μm) 更适合分析寡核苷酸和DNA片段。

▼核酸分离用阴离子交换色谱柱产品信息

参考文献

[1] Center for Biologics Evaluation and Research, Guidance for Industry, Considerations for plasmid DNA vaccines for infectious disease indications, US FDA, November 2007.

[2] J. Whitely et al., Development of mRNA manufacturing for vaccines and therapeutics: mRNA platform requirements and development of a scalable production process to support early phase clinical trials, Volume 242, April 2022, Pages 38-55.

[3] J. Urthaler et al., Improved downstream process for the production of plasmid DNA for gene therapy, Acta Biochmica Polonica, 52 (2005) 703-711.

[4] S. G. L. Quaak et al., Naked Plasmid DNA Formulation: Effect of Different Disaccharides on Stability after lyophilization, AAPS PharmSciTech, 11 (2010) 344-350.

[5] C. R. Smith et al., Separation of topological forms of plasmid DNA by anion-exchange HPLC; Shifts inn elution order of linear DNA, J. Chromatogr. B., 854 (2007) 121-127.