基于病毒载体的基因疗法成为许多先天性和获得性疾病最先进的治疗方法之一，具有代表性的病毒载体包括腺病毒相关载体（Adeno-associated viral vectors, AAV）和慢病毒载体（Lentiviral vectors, LVV）。随着 7 款以病毒载体为基础的基因疗法获得批准，全球范围内，有接近 1000 个以美国和中国为首的临床试验正在进行。

　　病毒生产公司对于病毒载体的需求呈爆发式增长。在国内，CRO/CDMO 公司和元生物从 2018 年至 2020 年，营业收入从 4420.97 万元上升至 14276.91 万元，年均复合增长 79.70%。CDMO 公司派真生物则凭借着 AAV 的生产，已服务 200 + 家海内外知名基因治疗药企及科研院校，服务范围遍布 15 个国家地区。

　　然而，业内依旧公认：病毒载体的大规模生产仍面临典型的挑战，包括可扩展性、量产、整体缺乏稳定性等。

　　近日，美国约翰斯霍普金斯大学材料系及生物医学工程系教授、纳米生物技术研究所副所长毛海泉博士在 Nano Letters 上发文表示，开发了一种提高慢病毒载体大规模生产效率和可靠性的纳米技术，称提高了病毒载体生产的可靠性、重复性以及产量。

　　目前，毛海泉团队就该技术和蓝鸟建立合作，将共同开发下一代大规模纳米转染技术，双方已经在进行临床规模的放大实验和生产流程优化。

　　对此，生辉也联系到了毛海泉及本文第一作者胡一宗博士，就这项研究进行了探讨。

　　以研发为目的的小规模慢病毒载体生产多采用生长在培养皿、培养瓶、多盘系统（Cell Factories, Cell Stacks）的贴壁细胞。由质粒 DNA (pDNA) 和聚乙烯亚胺（PEI）组装的复合颗粒已被广泛用于生产基因治疗的慢病毒载体 。但当转向临床实验时，则需要大量的慢病毒载体，生产工艺放大就极为重要。

　　其核心步骤之一是使用质粒 DNA 转染在生物反应器内大规模培养的细胞，让它们作为 “工厂” 在细胞内生产病毒载体的各个部分，随后进一步组装、纯化。

　　“此步骤不仅需要繁琐的溶液准备和混合过程，还涉及严格的操作时间控制，在工艺重复性和可靠性上有显著局限，不便于放大生产；同时，业界对于决定转染步骤效率的因素缺乏认知，导致病毒载体的产能提升缓慢，且普遍缺乏产量对投料量的递增相关性。这样的生产工艺满足目前的临床需求已经初现紧张，且无形中提高了成本，势必限制病毒载体基因治疗领域在未来的长远发展。” 胡一宗说道。

　　尽管 pDNA/PEI 纳米颗粒已经被广泛用于转染各种类型的细胞，但现有的方式组装的颗粒大小为 30-200nm，几乎没有报道过颗粒直径超过 200nm 的颗粒的转染活性。

　　基于此，该研究团队设计了一种可扩展的方法，通过颗粒表面电荷的可逆调整，通过自下而上的组装策略生产 60 到 1000 nm 之间任意尺寸的 pDNA/PEI 颗粒。