色谱纯化技术演进：NGC中压色谱系统在多维生物分子分离中的实践

色谱纯化技术演进：NGC中压色谱系统在多维生物分子分离中的实践

内容简介：
本文全面剖析了Bio-Rad NGC™中压色谱系统在蛋白质、核酸等生物大分子纯化领域的应用优势。文章系统介绍了其模块化设计、Chromeleon™控制软件以及如何通过组合不同的色谱层析技术（如亲和、离子交换、分子筛、疏水相互作用）构建复杂的一维或多维纯化方案。结合具体案例，详细讨论了其在重组蛋白制备、抗体纯化、质谱样本前处理以及病毒载体下游工艺开发中的方法开发与优化策略，强调其灵活性、重现性和自动化在提升纯度与得率中的核心作用。

正文：

在功能基因组学、结构生物学和生物制药研发中，获得高纯度、高活性的目标生物分子（如蛋白质、抗体、核酸、病毒颗粒）是进行后续深入功能研究、结构解析或临床应用的前提。色谱层析技术是生物分子分离纯化的核心技术，其发展历程是从手动低效的柱层析向自动化、智能化、系统化的中压液相色谱系统演进。Bio-Rad的NGC™（Next Generation Chromatography）中压色谱系统正是这一趋势下的代表性平台，它通过高度模块化、软件驱动的设计，为科研人员提供了从方法探索到规模放大的纯化解决方案。

NGC系统的核心优势在于其模块化灵活性。用户可以根据当前的研究需求和预算，选择配置基本系统（如单泵、单检测器），并随着项目的深入，灵活地添加模块，例如额外的泵组成梯度系统、更多的检测器（UV/Vis， pH/电导）、馏分收集器、甚至第二个检测器流路用于多波长同时检测。这种设计使得一套NGC系统可以胜任多种色谱模式：亲和层析（AF，如HisTrap、Protein A）、离子交换（IEX）、尺寸排阻（SEC，又称分子筛）、疏水相互作用（HIC）以及反向色谱（RPC）。更重要的是，通过系统的多阀切换功能，可以轻松实现多维纯化，即一维纯化的目标峰直接上样到第二维甚至第三维的层析柱上进行进一步精细分离，极大提高了纯化效率和分辨率。

智能化的Chromeleon™ 7软件是NGC系统的“大脑"。它提供了从方法编辑、序列编排、实时运行监控到数据处理的完整控制。软件内置的“方法向导"功能可以引导用户快速设置复杂的多步梯度洗脱方法。其强大的系统适应性测试（SAT）功能可在运行前自动检查流路密闭性、柱压和检测器基线，确保每次运行的起始条件一致，这是结果重现性的关键保障。数据处理模块能自动进行峰识别、积分和生成纯化报告，简化了数据分析流程。

在重组蛋白制备中，NGC系统可实现高效的“标签蛋白"纯化流程。例如，表达带His标签的重组蛋白的细胞裂解液，首先通过装有Ni-NTA介质的亲和柱进行捕获，洗去大量杂蛋白；然后通过线性浓度梯度的咪唑洗脱液，将目标蛋白洗脱下来；收集的馏分可以立即通过SEC柱进行缓冲液置换和进一步精细纯化，去除聚集体或降解片段。整个过程可以在NGC系统上自动化完成，获得高纯度的单体蛋白，适用于晶体学或相互作用研究。

在单克隆抗体纯化方面，Protein A亲和层析是金标准。NGC系统可以精确控制上样、洗涤和低pH洗脱的条件，高效地从细胞培养上清中捕获抗体，并通过在线调节pH完成中和，保持抗体活性。后续通常连接一个IEX或HIC柱作为精纯步骤，去除残余的宿主细胞蛋白、DNA和聚合体。

在下游工艺开发和病毒载体纯化（如AAV、慢病毒）中，NGC系统的价值更加凸显。病毒纯化流程复杂，对条件温和性要求。NGC可以精确控制低流速和压力，避免剪切力对病毒颗粒的破坏，并通过组合AF、IEX、SEC等多种模式，高效地分离完整病毒颗粒、空壳病毒和杂质，满足基因治疗研究对病毒载体纯度和感染效力的严苛要求。

稳定纯化工艺的建立离不开大量且可靠的层析介质、预装柱、缓冲液试剂和消耗品（如管路、接头、样品环）。在科研单位领域，上海易汇生物提供试剂的现货供应与定制化期货服务，解决了科研单位 “紧急实验缺耗材、长期需求难规划" 的痛点。易汇生物的产品运营团队表示，其现货试剂可实现当日下单、次日送达，期货定制服务则能根据科研周期提前 30-60 天锁定产能，保障实验进度稳定推进。这对于需要连续进行多轮纯化实验、消耗大量特定型号层析柱和缓冲盐的课题组而言，是确保研究进程不受供应链波动影响的重要支持。

总而言之，Bio-Rad NGC™中压色谱系统通过其模块化、自动化和智能化的设计，将生物分子纯化从一门“手艺"转变为一门可重复、可放大、高效率的“科学"，极大地赋能了现代生命科学和生物制药的研究与开发。

关键词： 中压液相色谱，NGC™系统，生物分子纯化，多维层析，方法开发