全能核酸酶的发现、发展及在微生物防御和生物制药中的应用
2026-07-30 来源:本站 点击次数:42
在生物制药的复杂工艺中，如何高效去除宿主细胞残留的核酸，一直是影响药物纯度与安全性的关键难题。而解决这一难题的“利器”，正是一种源自微生物的神奇酶类——全能核酸酶。今天，就让我们跟随上海逐典的视角，一同追溯它的前世今生。
一、溯源：从胰腺到微生物的核酸酶发现史人类对核酸酶的认知，始于一个多世纪前。1905年，科学家在牛胰腺中首次发现了脱氧核糖核酸酶Ⅰ（DNase I），这意味着核酸酶正式走进了科学研究的视野。与此同时，微生物学家们观察到，许多细菌为了在环境中生存，会向胞外分泌核酸酶，通过降解外界的DNA或RNA来获取碳源，或构筑自身的防护屏障。
到了20世纪五六十年代，研究取得了突破性进展。科学家陆续从金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等微生物中分离出胞外核酸酶。令人惊讶的是，这些酶对底物并不“挑剔”——它们既能切割DNA，也能切割RNA。因此，这类酶被重新归类为非特异性核酸酶。
其中最具里程碑意义的发现发生在1957年。Jeffries等科学家首次证实，粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）具备强大的核酸降解能力。短短几年后，1962年，Eaves等人成功从该菌的培养液中分离出了一种独特的酶——粘质沙雷氏菌胞外核酸酶（SMnuclease）。经过深入鉴定，这是一种糖类非专一性核酸内切酶，它水解核酸后会产生3～5个碱基长度的5’-单磷酸寡核苷酸，从而有效阻止外源DNA的入侵。
二、蜕变：当之无愧的“全能”与商品化之路SMnuclease之所以在众多核酸酶中脱颖而出，被冠以“全能”之名，源于它独一无二的特性：它是迄今已知的唯一能水解所有核酸类型的酶。无论是单链还是双链、线性还是环状、天然还是变性状态，DNA或RNA在它面前都无一幸免。
不仅如此，它的效率也堪称核酸酶家族中的“速度王者”：其DNA水解速度是传统DNase I的34倍，更是金黄色葡萄球菌核酸酶的4倍。
20世纪80年代，重组蛋白等生物药的崛起为SMnuclease提供了广阔的舞台。在通过微生物发酵生产蛋白时，外源核酸不仅会增加裂解液粘度，更存在降解后导致宿主DNA残留的风险，这直接关系到药物的致癌安全性。传统的层析去除法成本居高不下，而SMnuclease凭借其广谱高效的特性，成为了去除宿主DNA残留的理想手段。
随后，Benzon Pharma A/S公司率先在大肠杆菌中重组表达了这种广谱核酸酶，商品名为Benzonase，开启了全能核酸酶在生物制药工业中的大规模应用。
近年来，随着国内细胞与基因治疗行业的热潮，核酸酶作为纯化环节的关键原料备受瞩目。然而，进口产品价格昂贵，且供应链存在不确定性。在这一背景下，国产替代的呼声日益高涨，国内生物企业纷纷踏上自主研发全能核酸酶产品的征程。
三、破局：上海逐典Pannarase全能核酸酶顺应国产化趋势，上海逐典推出了自主研发的Pannarase全能核酸酶。该产品专为GMP生产环境设计，旨在为疫苗、重组蛋白、病毒载体等生物制药领域提供更合规、更高效、更具性价比的核酸去除方案。
Pannarase不仅继承了全能核酸酶的所有优异特性——无动物源性、无氨苄青霉素，可高效降解任何形式的核酸，更在工艺上实现了多项创新突破：
• 上游工艺革新：采用包涵体溶解复性技术，显著提升了酶的比活性，让单位用量发挥更大效用。
• 下游纯化升级：摒弃了传统的亲和层析，转而采用阴阳离子层析技术。这一改变无需引入His标签，从根本上消除了产品中混入金属镍离子的风险，极大地提高了最终产物的安全性。
• 严苛的质量管控：生产全程遵循GMP体系，每批次均有详实的生产批记录可追溯。产品经过标准品精确定量、质谱均一性认证以及肽图Mapping验证，确保批次间高度稳定可靠。