过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (9): 975-986.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225048
李梦晓1,2, 姜凯璇2, 赵静养2, 张松平2, 苏志国2, 李正军2*, 贾艳菊1*
Mengxiao LI1,2, Kaixuan JIANG2, Jingyang ZHAO2, Songping ZHANG2, Zhiguo SU2, Zhengjun LI2*, Yanju JIA1*
摘要: 超螺旋质粒DNA (sc DNA)的稳定性是核酸疫苗研发中的核心问题,直接决定了疫苗的功效性和安全性。本研究探讨了不同截留分子量的超滤膜包对质粒DNA浓缩纯化的影响,并评估了不同稳定剂在质粒DNA纯化及储存过程中对其稳定性的作用机制。结果表明,随着超滤膜包截留分子量增大,sc DNA的收率显著降低,超螺旋结构损伤加剧;通过差示扫描量热法(DSC)检测发现,其解链温度(Tm)下降,且在储存过程中降解速度加快。在超滤过程中添加柠檬酸三钠可显著增强sc DNA的稳定性,有效减少其在超滤纯化和后续储存过程中的损失。分子动力学模拟进一步揭示,柠檬酸三钠通过氢键在DNA分子周围形成保护层,从而有效缓解sc DNA在纯化和后续储存过程中的结构损伤。此外,添加柠檬酸三钠还可显著提高体外转录后mRNA的产量,但对副产物双链RNA (dsRNA)的含量无明显影响。因此,采用较小截留分子量的膜包(如30 kDa)并结合柠檬酸三钠作为稳定剂,可显著提升sc DNA的纯化效率和稳定性。本研究结果为优化质粒DNA的纯化和储存条件提供了理论支持,也为开发更稳定、高效的DNA和mRNA疫苗奠定了重要基础。