核酸污染长期以来一直是分子诊断技术进步的重大障碍。随着更灵敏的诊断方法的发展，对更高纯度的酶和蛋白质的需求也日益增长。蛋白质生产的关键挑战之一是有效去除核酸污染。核酸的存在会损害蛋白质的功能和活性，可能导致非特异性结合、酶活性抑制或背景信号增加等问题，最终影响诊断结果的准确性。
因此，开发蛋白质生产过程中有效的核酸去除工艺至关重要。
经过多年的技术研究，
防止蛋白质生产中 DNA 污染的综合策略
DNA 污染是生物制品生产过程中普遍存在的挑战，会严重影响其纯度、质量和实验结果的准确性。蛋白质制剂中存在 DNA 会导致实验结论不准确、数据失真并可能增加假阳性的可能性。对于从事蛋白质生产的研究人员和制造商来说，实施有效的策略来预防和减轻 DNA 污染至关重要。本文探讨了如何避免 DNA 污染，尤其是空气污染，并概述了有效去除蛋白质样本中 DNA 的方法。
我。 防止空气中的 DNA 污染
空气中的 DNA 污染仍然是蛋白质生产中的关键问题，特别是在微生物和颗粒控制至关重要的环境中。为了最大限度地降低空气中 DNA 污染的风险，应采用以下策略：
| 1. 建立洁净室环境 在洁净室中进行蛋白质生产提供了必要的受控环境，以最大限度地减少可能导致 DNA 污染的空气传播颗粒和微生物。洁净室必须符合特定的清洁标准，以确保无污染的空气环境。 | 2. 实施 HEPA 过滤系统 配备 HEPA 过滤器的空气净化系统对于捕获空气中的颗粒物（包括灰尘、微生物污染物和 DNA 碎片）至关重要。这些过滤器有助于保持整个生产设施的空气清洁。 |
| 3. 保持正压环境 正压环境可防止受控空间外部的污染空气进入。保持生产区域内比外部环境更高的气压可确保任何泄漏都会导致空气逸出，而不是空气侵入。 | 4. 日常清洁和消毒规程 使用适当的消毒剂（如核酸酶或含氯清洁剂）定期清洁生产区域可以降解空气中的 DNA，降低污染风险。这对于高接触区域和靠近蛋白质生产设备的表面尤其重要。 |
| 5. 限制人员流动 尽量减少洁净室环境中人员的移动，可降低通过人际交往引入污染物的可能性。指定人员应严格遵守进出规定，以控制暴露。 | 6. 空气质量监测 监测洁净室内的空气质量（包括微生物数量和颗粒物水平）对于确保持续符合生产标准至关重要。可以使用空气采样器和颗粒物计数器来评估环境的洁净度。 |
| 7. 采用一次性材料 使用一次性耗材进行蛋白质生产可显著降低可重复使用设备中常见的交叉污染风险。 | 8. 封闭式生产流程 封闭系统（如生物反应器或密封室）可最大程度地减少暴露于开放环境。这可降低 DNA 受到空气污染的风险，尤其是在发酵和蛋白质纯化等关键阶段。 |
| 9. 避免气溶胶的产生 蛋白质生产过程中形成的气溶胶会促进空气中 DNA 的传播。采取预防措施，例如小心处理和转移液体而不搅动，可以最大限度地减少气溶胶的形成。 | 10. 核酸酶的使用 在使用前后用核酸酶处理表面和设备可以降解细胞裂解或过滤等过程后可能留下的残留 DNA。 |
| 11. 实施环境隔离 对于蛋白质纯化和配制等高风险操作，使用隔离器或手套箱可以提供额外的保护层，将过程与空气中的污染物隔离开来。 | 12. 专用设备和工具 使用专门用于蛋白质生产的专用设备可以防止在其他过程中可能接触到 DNA 或核酸的工具和仪器的交叉污染。 |
| 13. 紧急污染应对计划 应制定有效的应对计划来管理意外的 DNA 污染。该方案应包括快速识别、控制和补救措施，以防止扩散并最大限度地减少污染的影响。 | 14. 员工培训 对人员进行有关 DNA 污染风险和正确处理技术的重要性的持续培训，确保实施最佳实践并遵守污染控制协议。 |
二. 去除蛋白质中的 DNA 污染
在蛋白质纯化过程中，去除任何残留的 DNA 污染对于保持蛋白质质量至关重要。通常使用以下几种技术来消除蛋白质样品中的 DNA：
| 1. 温和细胞裂解方法 非破坏性裂解缓冲液允许释放蛋白质，同时最大限度地减少 DNA 断裂。这种方法避免了 DNA 的无差别破坏，降低了污染蛋白质样品的可能性。 | 2. 优化裂解条件 在细胞裂解过程中调整 pH 值和离子强度等因素可以防止 DNA 溶解，从而减少最终样本中污染 DNA 的量。 |
| 3. 核酸酶抑制 使用蛋白酶抑制剂，例如苯甲基磺酰氟 (PMSF)，可以阻止细胞内核酸酶的活性，从而允许在裂解过程中更可控和更有选择性的 DNA 降解。 | 4. 渗透冲击 渗透压休克是一种温和的裂解细胞的方法，即将细胞放入渗透压突然变化的溶液中。这有助于减少 DNA 释放，从而获得更清洁的蛋白质制剂。 |
| 5. 酶裂解 使用溶菌酶等酶来降解细菌细胞壁是一种可控的裂解方法，其仅针对细胞膜，从而降低了细胞内容物释放过程中 DNA 污染的风险。 | 6. 裂解后处理 一旦细胞裂解，立即冷却样品有助于降低核酸酶活性，否则会导致溶液中 DNA 进一步降解。 |
三 核酸去除的先进方法
在下游加工中利用色谱法或基于亲和力的方法可以进一步去除蛋白质制剂中的微量 DNA 污染物。 阴离子交换色谱和阳离子交换色谱是两种成熟的去除蛋白质样品中 DNA 污染的技术。二者均依赖于核酸与带电表面之间的相互作用来选择性去除 DNA。
| 1. 阴离子交换柱 阴离子交换柱采用带正电的固定相来吸引和结合带负电的核酸。通过调节洗脱缓冲液的盐浓度，可以选择性地从蛋白质制剂中去除核酸。 | 2. 阳离子交换柱 在特定条件下，也可使用阳离子交换柱去除核酸，通过增加盐浓度或改变pH值，核酸可从柱中竞争性洗脱。 |
| 3。 超滤 超滤利用选择性膜过滤将蛋白质与核酸分离，确保在净化步骤中有效去除 DNA。 | 4。 凝胶过滤层析 凝胶过滤是一种尺寸排阻色谱技术，可根据分子大小进行分离。核酸比蛋白质大，因此可以有效分离，留下纯蛋白质样品。 |
四 减少人员DNA污染
人员在蛋白质生产过程中可能引入 DNA 污染方面起着重要作用。以下措施可以帮助降低这种风险：
| 1. 全方位人才培训 所有工作人员都应接受有关 DNA 污染控制的重要性以及防止污染的最佳做法的培训。 | 2. 个人防护设备（PPE） 人员应穿戴适当的个人防护装备，例如实验服、手套、口罩和护目镜，以最大限度地降低人体接触造成 DNA 污染的风险。 |
| 3. 手部卫生规程 经常洗手和使用含酒精的消毒剂对于减少 DNA 从手到表面和设备的转移至关重要。 | 4. 衣服和鞋子的变化 换上专用的工作服和鞋子可确保不会从生产区域外部引入 DNA 污染。 |
| 5. 严格的工作行为规范 人员应避免在蛋白质生产区内进食、饮水或说话，以防止通过唾液、食物颗粒或飞沫引入 DNA。 | 6. 环境监测 应定期进行环境监测，包括空气、表面和设备检查，以确保生产区域不存在 DNA 污染。 |
结论
为了确保生产高质量、无污染的蛋白质，必须采取全面的 DNA 污染控制方法。通过采取严格的环境控制、优化的纯化方法和重视人员培训，可以大大降低与 DNA 污染相关的风险。这些做法对于在研究和工业应用中保持蛋白质产品的完整性和可靠性至关重要，最终有助于生物产品开发的进步。
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