基因载体制备的技术难点
思瀚产业研究院 云舟生物    2023-09-24

基因递送技术应用领域广泛，是基因功能研究、基因药物研发等领域的关键技术支撑。然而，目前基因载体制备在构建及商业化生产过程中面临诸多技术难点。具体如下：

①基因载体构建技术难点

基因递送载体构建具有较高技术壁垒，其主要流程包括载体系统选择、载体系统设计、目的基因筛选等。基因递送载体构建流程的每一步均面临不同技术难点。

在基因递送载体系统的选择及设计环节，技术难点主要集中于合适载体系统的筛选及开发。不同的载体系统适用于不同的细胞类型，且各载体系统在搭载容量、所针对的细胞生长周期、递送效率、免疫原性等方面的性能优势不同，例如，腺相关病毒载体递送效率较高但无法搭载过大基因片段，逆转录病毒载体递送效

率较高但必须在细胞分裂过程中感染宿主细胞，非病毒载体在体内递送效率较低，因此基因递送载体系统的选择及设计需综合考虑众多载体性能优势及不足之处，结合基因递送目的，筛选及开发合适的基因递送载体系统。

此外，提高载体系统靶向组织特异性及安全性也是基因递送载体系统选择及设计环节的技术难点之一，不合适的基因载体系统选用可能造成基因递送失败，导致脱靶细胞中的基因表达，引起细胞毒性或触发不必要的免疫反应。

在基因递送载体构建目的基因筛选环节，目的基因的质量把控为该环节主要技术难点。质量及纯度较低的目的基因分子，如存在少量盐离子、蛋白质、代谢物等污染物，可影响基因递送过程中载体-核酸复合物的有效形成及基因递送效率。

②基因载体商业化生产技术难点

基因载体商业化生产流程，如基因药物的基因载体大规模生产流程，也同时面临诸多技术难点。以病毒载体的商业化生产为例，在细胞培养与扩增环节，常规的细胞培养工艺需要耗费大量培养基和血清且容易造成细胞污染，因此减少病毒载体生产中所需的培养基和血清用量，降低培养细胞污染是该流程的主要技术难点。

病毒载体商业化生产技术难点还包括，降低层析纯化环节过程中的空壳病毒比例、提高基因载体纯化收率、扩大细胞培养产能等。在基因递送载体商业化生产流程中，不同类型的基因递送载体生产需开发不同的制备、包装、纯化、制剂罐装、质量检测等生产技术及工艺，且各环节需配备包括生物反应器、离心机、层析柱、培养基、细胞株等多种设备及试剂耗材。

因此，多种类基因递送载体的生产对生产企业工艺、技术及设备等方面的要求极高，建立符合临床级别的多种类载体生产厂房是基因递送载体商业化生产中的主要技术难点之一。

此外，基因药物所需的递送载体个性化程度高，生产企业需基于自身产品及管线临床前、临床阶段的实验数据，开发特定的基因递送载体及生产方案，且在各个阶段对载体系统进行优化并调整载体生产相关工艺及能力，因此个性化载体的规模化、工厂化制备也是基因递送载体业务商业化的主要技术难点之一。