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全能核酸酶的发现及从细菌分泌物到生物制药关键原料的发展历程

2026-09-24     来源:本站     点击次数:41

在生物制药的纯化工艺里,有一个问题始终绕不过去——怎么把宿主细胞残留的核酸干净利落地去掉。残留核酸不仅影响药物纯度,还可能带来安全性风险。而解决这个问题的"利器",就是一种叫"全能核酸酶"的酶。它是怎么从细菌的生存武器,一步步变成生物制药里的核心原料的?咱们从头说起。

最早的核酸酶,是从胰腺里发现的
一百多年前,人类第一次认识核酸酶——1905 年,科学家在牛胰腺中发现了脱氧核糖核酸酶 I(DNase I)。差不多同一时期,微生物学家注意到一个有趣的现象:很多细菌会往细胞外分泌核酸酶,把周围环境里的 DNA 或 RNA 降解掉,要么当碳源用,要么给自己筑一道防护屏障。

"非特异性"这个发现,打开了新世界
到了上世纪五六十年代,研究进展很快。科学家陆续从金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等细菌里分离出胞外核酸酶。让人意外的是,这些酶不挑食——DNA 切,RNA 也切,单链双链都行。于是它们被归为一类新酶:非特异性核酸酶。
 
其中里程碑式的发现出现在 1957 年。Jeffries 等人发现粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)降解核酸的能力特别强。几年后的 1962 年,Eaves 等人成功从这种菌的培养液里分离出了它的胞外核酸酶——SMnuclease。鉴定后发现,这种酶水解核酸后产生的是 3~5 个碱基长度的 5'-单磷酸寡核苷酸,降解效率非常高。

为什么叫"全能"?
SMnuclease 在众多核酸酶里脱颖而出,被称为"全能核酸酶",不是吹的——它是目前已知唯一一种能水解所有类型核酸的酶。单链、双链、线性、环状、天然、变性……不管什么形式的 DNA 或 RNA,它都能切。
 
而且效率极高:它水解 DNA 的速度是传统 DNase I 的 34 倍,是金黄色葡萄球菌核酸酶的 4 倍,堪称核酸酶界的"速度担当"。

生物制药兴起,它终于有了大舞台
上世纪 80 年代,重组蛋白药物开始崛起,SMnuclease 迎来了真正的用武之地。用微生物发酵生产蛋白的时候,菌体裂解后释放的核酸会让裂解液变得特别黏,而且降解后的宿主 DNA 残留直接关系到药物的致癌安全性。传统层析法去除核酸成本很高,而 SMnuclease 广谱高效的特点,正好对症。
 
后来,Benzon Pharma A/S 公司率先在大肠杆菌里重组表达了这种酶,商品名 Benzonase,全能核酸酶从此正式走进生物制药工业。
 
近几年国内细胞与基因治疗赛道火热,核酸酶作为纯化环节的关键原料需求大涨。但进口产品贵、供应链还不稳定,国产替代的呼声越来越高。

国产替代方案:上海逐典 Pannarase全能核酸酶
顺着国产替代的趋势,上海逐典推出了自主研发的 Pannarase 全能核酸酶,专门为 GMP 生产环境设计,面向疫苗、重组蛋白、病毒载体等领域,提供更合规、更高效、更具性价比的核酸去除方案。
 
Pannarase 继承了全能核酸酶的全部优点——无动物源、无氨苄青霉素、任何形式的核酸都能高效降解。同时在工艺上做了几个关键改进:
 
• 上游用包涵体溶解复性技术,显著提高了酶的比活性,用量更少效果更好。
• 下游不用亲和层析,改用阴阳离子层析。这意味着不需要 His 标签,从源头排除了镍离子残留的风险,产物安全性更高。
• 全程 GMP 体系生产,每批都有完整的批记录可追溯。产品经过标准品精确定量、质谱均一性认证和肽图 Mapping 验证,批次间稳定性有保障。
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