寡核苷酸,即由数个至数十个核苷酸单体构成的短链DNA或RNA片段,是现代分子生物学研究的核心工具之一。作为关键试剂原料,它在基础科研、分子诊断、药物研发等多个领域都发挥着不可替代的作用。
尤为重要的是,寡核苷酸药物从转录后水平进行治疗,能够攻克难以成药的特殊蛋白靶点,具备治疗“不可成药”疾病的潜力,有望成为继抗体药物之后的现代新药第三次浪潮的引领者。

图1. 从遗传信息传递到创新药物
寡核苷酸(如siRNA、ASO)的生产主要依赖于固相化学合成技术,这与传统生物药(如抗体)的依赖细胞培养生产有本质区别。其核心工艺可分为三大阶段:合成、纯化和质量控制。而这些由核苷酸组成的短链分子,其功能发挥完全依赖于极高的纯度——纯化工艺,正是守护寡核苷酸价值的“生命线”。

图2. 寡核苷酸药物生产流程
寡核苷酸纯化工艺
寡核苷酸的合成是一个复杂过程,并非“一蹴而就”。尽管固相合成中单体的偶联效率较高,但合成后的寡核苷酸经过氨解切割等步骤后,所得粗品中仍会含有多种杂质,例如N-X和N+X寡聚物、修饰反应副产物以及不完全氧化/脱保护/带帽产物等。这些杂质对药品质量影响显著,甚至可能严重威胁临床应用的可靠性。
部分杂质(如碱基长度差异、碱基突变和硫代修饰等)在理化性质上较为接近,这就要求纯化过程具备高分辨能力——通常需要采用小粒径、高柱效的介质,以提高关键杂质去除率。此外,随着寡核苷酸原料、核苷酸单体及合成后修饰种类的日益增多,纯化环节面临的挑战也愈加严峻。

酸关键杂质序列
所以,固相合成之后的纯化中,如何选择合适的介质及纯化工艺对于产品质量和生产至关重要。在实际应用中,寡核苷酸的纯化工艺往往需要结合多种层析技术,以达到最佳的分离效果。目前主流的纯化方式主要是阴离子交换层析、反相层析和疏水层析。由于纯化工艺的差异,可结合其选择其中一种或者两种方式进行纯化。

图4. 离子交换层析
离子交换层析利用寡核苷酸磷酸基团的负电荷特性,通过固定相的带电配体通过静电吸附结合,再通过调节离子强度将目标分子与杂质分离。高载量的离子交换介质可有效降低单位产品的纯化成本,为寡核苷酸药物的规模化生产提供关键支撑。
NanoQ系列介质推荐
盛鸿国际科技NanoQ系列强阴离子介质性能优异,采用机械强度出众的PS/DVB作为基质,该基质经表面亲水改性后键合离子交换基团,既具备良好的生物相容性,又拥有稳定的物化特性,可显著提升分离纯化效率。NanoQ系列介质可提供10μm、15μm、30μm多种粒径选择,且兼容高压DAC装填工艺。其中,高分辨率的NanoQ-15L与NanoQ-30L尤其适用于寡核苷酸样品的纯化,是寡核苷酸下游纯化的理想介质选择。
表1. NanoQ系列介质参数

案例分享
案例1:NanoQ-15L纯化DMT-off反义寡核苷酸

5. NanoQ-15L纯化20mer寡核苷酸制备图谱

图6. NanoQ-15L纯化前后图谱对比(HPLC分析)
纯化结果:
在20 mer寡核苷酸的纯化中,采用NanoQ-15L进行规模纯化,粗品HPLC分析显示主峰纯度仅82.49%(图6黑色),主要杂质为N-1短链及DMT保护基残留。经优化线性洗脱,纯化后主峰纯度显著提升至97.45%(图6紫色),关键杂质控制达到:N-1<1.5%、DMT<0.3%。工艺收率约80%(按A260定量),符合cGMP要求的>70%标准。
案例2:NanoQ-30L 纯化DMT-on反义寡核苷酸

图7. NanoQ-30L纯化20mer寡核苷酸制备图谱
纯化结果:
结果显示,上样后短链DMT-off杂质通过低浓度盐溶液淋洗有效去除,然后进行在线脱保护基反应,再次淋洗去除脱落保护基,之后用盐浓度梯度洗脱DMT-off目标产物,收率> 85%。
案例3:NanoQ-30L 纯化寡核苷酸

图8. NanoQ-30L纯化寡核苷酸制备图谱

图9. NanoQ-30L纯化前后图谱对比(HPLC分析)
纯化结果:
采用NanoQ-30L纯化寡核苷酸,通过 HPLC对纯化前后样品进行分析。结果显示,粗品纯度约82%(图9黑色),其中含有工艺相关杂质、片段异构体等,经过纯化后,样品纯度得到突破性提升,最终达到97.2%(图9蓝色),关键杂质得到有效去除,满足质控标准。同时,收率保持在90%以上,实现了纯度和收率的兼顾。
盛鸿国际寡核苷酸生产整体解决方案
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图10. 盛鸿国际寡核苷酸生产整体解决方案
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