核酸污染一直是分子診斷技術進步的重大障礙。隨著更靈敏的診斷方法的開發，對更高純度的酵素和蛋白質的需求也日益增長。蛋白質生產的關鍵挑戰之一是有效去除核酸污染。核酸的存在會損害蛋白質的功能和活性，可能導致非特異性結合、酵素活性抑製或背景訊號增加等問題，最終影響診斷結果的準確性。
因此，開發蛋白質生產過程中有效的核酸去除過程至關重要。
經過多年的技術研究，
防止蛋白質生產中 DNA 污染的綜合策略
DNA 污染是生物製品生產中普遍存在的挑戰，嚴重影響生物製品的純度、品質和實驗結果的準確性。蛋白質製劑中 DNA 的存在可能導致實驗結論不準確、數據失真並可能增加假陽性的可能性。對於參與蛋白質生產的研究人員和製造商來說，實施有效的策略來防止和減輕 DNA 污染至關重要。本文探討如何避免 DNA 污染，尤其是空氣污染，並概述了有效從蛋白質樣本中去除 DNA 的方法。
我。 防止空氣中的 DNA 污染
空氣中的 DNA 污染仍然是蛋白質生產中的關鍵問題，特別是在微生物和顆粒控制至關重要的環境中。為了最大限度地降低空氣中 DNA 污染的風險，應採用以下策略：
| 1. 建立無塵室環境 在無塵室中進行蛋白質生產提供了必要的受控環境，以最大限度地減少可能引入 DNA 污染的空氣傳播顆粒和微生物。潔淨室必須符合特定的清潔度標準，以確保無污染的環境。 | 2. 實施 HEPA 過濾系統 配備 HEPA 過濾器的空氣淨化系統對於捕捉空氣中的顆粒物（包括灰塵、微生物污染物和 DNA 片段）至關重要。這些過濾器有助於保持整個生產設施的空氣清潔。 |
| 3. 保持正壓環境 正壓環境可防止受控空間外部的污染空氣進入。與外部環境相比，保持生產區域內部更高的氣壓可確保任何洩漏都導致空氣逸出，而不是空氣侵入。 | 4. 日常清潔和消毒規程 使用適當的消毒劑（如核酸酶或含氯清潔劑）定期清潔生產區域可以降解空氣中的 DNA，並降低污染風險。這對於高接觸區域和靠近蛋白質生產設備的表面尤其重要。 |
| 5. 限制人員流動 最大限度地減少無塵室環境內的人員移動可降低透過人際互動引入污染物的可能性。指定人員應遵守嚴格的進出規定以控制暴露。 | 6. 空氣品質監測 監測潔淨室內的空氣品質（包括微生物計數和顆粒物水平）對於確保持續符合生產標準至關重要。可以使用空氣採樣器和粒子計數器來評估環境的清潔度。 |
| 7. 採用一次性材料 使用一次性耗材進行蛋白質生產可顯著降低可重複使用設備中常見的交叉污染風險。 | 8. 封閉式生產流程 封閉系統（例如生物反應器或密封室）可最大限度地減少對開放環境的暴露。這降低了 DNA 受到空氣污染的風險，特別是在發酵和蛋白質純化等關鍵階段。 |
| 9. 避免氣溶膠的產生 蛋白質生產過程中形成的氣溶膠可以促進空氣中 DNA 的傳播。預防措施，例如小心處理和轉移液體而不攪拌，可以最大限度地減少氣溶膠的形成。 | 10. 核酸酶的使用 在使用前後用核酸酶處理表面和設備可以降解細胞裂解或過濾等過程後可能留下的殘留 DNA。 |
| 11. 實施環境隔離 對於蛋白質純化和配製等高風險操作，使用隔離器或手套箱可以提供額外的保護層，將過程與空氣中的污染物隔離。 | 12. 專用設備和工具 使用專門用於蛋白質生產的專用設備可以防止在其他過程中可能接觸到 DNA 或核酸的工具和儀器的交叉污染。 |
| 13. 緊急污染應變計劃 應制定有效的應對計畫來處理意外的 DNA 污染。該協議應包括快速識別、控制和補救步驟，以防止蔓延並最大限度地減少污染的影響。 | 14. 員工培訓 對人員進行有關 DNA 污染風險和正確處理技術的重要性的持續培訓，確保實施最佳實踐並遵守污染控制協議。 |
二. 去除蛋白質中的 DNA 污染
在蛋白質純化過程中，去除任何殘留的 DNA 污染對於維持蛋白質品質至關重要。通常使用以下幾種技術來消除蛋白質樣本中的 DNA：
| 1. 溫和細胞裂解方法 非破壞性裂解緩衝液可釋放蛋白質，同時最大限度地減少 DNA 的斷裂。這種方法避免了不加區別地破壞 DNA，降低了污染蛋白質樣本的可能性。 | 2. 優化裂解條件 在細胞裂解過程中調整 pH 值和離子強度等因素可以防止 DNA 溶解，從而減少最終樣本中污染 DNA 的量。 |
| 3. 核酸酶抑制 使用蛋白酶抑制劑，例如苯甲基磺酰氟 (PMSF)，可以阻止細胞內核酸酶的活性，從而允許在裂解過程中更可控和更有選擇性的 DNA 降解。 | 4. 滲透衝擊 滲透衝擊是一種溫和的方法，透過將細胞放入滲透壓突然不同的溶液中來裂解細胞。這有助於減少 DNA 釋放，從而獲得更清潔的蛋白質製劑。 |
| 5. 酵素裂解 使用溶菌酶等酵素來降解細菌細胞壁是一種可控的裂解方法，其僅針對細胞膜，從而降低了細胞內容物釋放過程中 DNA 污染的風險。 | 6. 裂解後處理 一旦細胞裂解，立即冷卻樣品有助於降低核酸酶活性，否則會導致溶液中 DNA 進一步降解。 |
三 核酸去除的先進方法
在下游加工中利用色譜法或基於親和力的方法可以進一步去除蛋白質製劑中的微量 DNA 污染物。 陰離子交換層析和陽離子交換層析法是兩種從蛋白質樣本中去除 DNA 污染的成熟技術。兩者都依賴核酸和帶電錶面之間的相互作用來選擇性地去除 DNA。
| 1. 陰離子交換柱 陰離子交換柱使用帶正電荷的固定相來吸引和結合帶負電荷的核酸。透過調節洗脫緩衝液的鹽濃度，可以選擇性地從蛋白質製劑中去除核酸。 | 2. 陽離子交換柱 在特定條件下，也可採用陽離子交換管柱來去除核酸。透過增加鹽濃度或改變 pH 值，核酸可以競爭性地從管柱中洗脫出來。 |
| 3。 超濾 超濾利用選擇性膜過濾將蛋白質與核酸分離，確保在淨化步驟中有效去除 DNA。 | 4。 凝膠過濾層析 凝膠過濾是一種尺寸排阻層析技術，可根據分子大小進行分離。核酸比蛋白質大，因此可以有效分離，留下純蛋白質樣本。 |
四 減少人員DNA污染
人員在將 DNA 污染引入蛋白質生產過程中可能扮演重要角色。以下措施可以幫助降低這種風險：
| 1. 全方位人才培訓 所有工作人員都應接受有關 DNA 污染控制的重要性以及防止污染的最佳做法的培訓。 | 2. 個人防護裝備（PPE） 人員應穿戴適當的個人防護裝備，例如實驗服、手套、口罩和護目鏡，以最大限度地降低人體接觸造成 DNA 污染的風險。 |
| 3. 手部衛生規程 經常洗手和使用含酒精的消毒劑對於減少 DNA 從手到表面和設備的轉移至關重要。 | 4. 衣服和鞋子的變化 換上專用的工作服和鞋子可確保不會從生產區域外部引入 DNA 污染。 |
| 5. 嚴格的工作行為規範 人員應避免在蛋白質生產區內進食、飲水或說話，以防止透過唾液、食物顆粒或飛沫引入 DNA。 | 6. 環境監測 應定期進行環境監測，包括空氣、表面和設備檢查，以確保生產區域不存在 DNA 污染。 |
結論
為了確保生產高品質、無污染的蛋白質，必須採取全面的 DNA 污染控制方法。透過採用嚴格的環境控制、採用優化的淨化方法以及強調人員培訓，可以顯著降低與 DNA 污染相關的風險。這些實踐對於維持蛋白質產品在研究和工業應用中的完整性和可靠性至關重要，最終有助於生物產品開發的進步。
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