AEX病毒清除出现“异常”？一文详解mAb-病毒相互作用机制与优化策略

6 月 12, 2025

在单抗（mAb）纯化工艺中，阴离子交换层析（AEX）是病毒清除的核心步骤，但实际生产中，当pH或电导率变化时，常出现病毒清除效率（LRV）波动显著的“异常”现象。

传统理论仅关注病毒与填料的静电吸附，却忽视了mAb-病毒相互作用对LRV的潜在影响。

本文结合最新文献与案例，揭示这一隐蔽机制，并提供可落地的工艺优化方案，助您破解清除效率不稳定的难题。

“刷新认知”：mAb-病毒共洗脱效应

传统观点认为，病毒因表面负电荷被AIEX填料吸附而清除。然而，当mAb与病毒通过静电或疏水作用结合时，可能形成“共洗脱复合物”，导致病毒未被吸附或提前洗脱，LRV显著降低。

Mab和病毒相互作用的关键机理如下：

1.1

电荷中和与反转

图1：在pH 7.0（A）和pH 8.5（B）下，三种单克隆抗体的CDR表面电荷建模。

pH 7.0下的大面积正电荷区域在pH 8.5下转换为中性位置，用红色圈出。

mAb B和C之间的额外正电荷区域可能导致静电相互作用，用橙色圈出。

案例：mAb A在pH 7.2时，因CDR区大阳性斑块与病毒结合，LRV低至2.2；pH升至8.2后斑块中和，LRV跃升至4.0。

1.2

疏水屏障效应

图2：三种单克隆抗体CDR表面疏水性的同源模型。

图片显示mAb A 和 mAb C在CDR区域具有显著的疏水性斑块。这种表示中的CDR方向大致与图1中表面电荷图的方向相匹配。

对应于pH 7.0下三种mAb上的阳性斑块的位置（图1 A）用红色圈出（颜色选择为对比；圈的颜色没有其他含义）。对应于mAb B和C之间的附加阳性斑块的位置（图1）用橙色圈出。

mAb表面阳性斑块若位于疏水区域（如mAb C），病毒结合因水合层破坏而受阻，LRV反而提升。

对比之下，若mAb B的阳性斑块位于亲水区，更易与病毒结合，LRV持续低于mAb C。

1.3

瞬时结合与竞争吸附

图3：共洗脱机制示意图。

其中病毒与单克隆抗体（mAb）共同洗脱，原因在于mAb与病毒之间的吸引力，以及mAb对病毒电荷的屏蔽。

mAb的Fc区固定阳性斑块可能作为“诱饵位点”，与病毒短暂结合，干扰填料对病毒的捕获。

工艺优化：从“被动吸附”到“主动调控”

基于上述机理，工艺开发需从mAb特性、缓冲液设计、操作参数三方面协同优化：

2.1

精准调控pH

目标：最小化mAb阳性斑块电荷。

操作：选择pH≥mAb pI，中和可滴定斑块（如mAb A在pH 8.2时性能最佳）。

避免pH接近病毒pI，防止病毒电荷密度下降。

2.2

动态平衡电导率

高盐筛选：添加NaCl（50-100 mM）屏蔽mAb-病毒静电作用，同时确保病毒仍能被填料吸附。

梯度优化：洗脱阶段逐步提升盐浓度，优先洗脱mAb-病毒复合物，避免共洗脱。

2.3

添加剂“精准拆弹”

引入精氨酸、组氨酸等辅料，破坏mAb-病毒非特异性结合，类似降低蛋白聚集的策略。

注意：需验证添加剂对mAb稳定性的影响。

2.4

分子设计前瞻性规避

序列优化：避免在CDR/Fc区引入高密度碱性氨基酸（如Lys、Arg）。

表面工程：在阳性斑块周围设计疏水“防护层”（如mAb C），抑制病毒结合。

案例启示：为何你的LRV不稳定？

AEX病毒清除效率不仅取决于病毒-填料的相互作用，更受mAb-病毒共洗脱效应的隐性影响。工艺开发需：