2026年10月23日,中国药学会发布团体标准 T/CPHARMA 011-2026《用于 mRNA 药物生产的 DNA 模板技术要求》。本标准由中国药学会归口,起草单位为中国药学会核酸药物专业委员会,编写组组长为黄震,楷拓生物联合创始人、总经理任科云博士作为专家组成员参与标准制定。
DNA 模板是 mRNA 体外转录(IVT)的起始物料。序列完整性、拓扑结构及杂质水平,会进入后续 mRNA 的产量、完整性和翻译效率,并进入终产品的安全性与有效性评价。
本标准适用于预防性或治疗性 mRNA 产品,包括疫苗和药物,覆盖大肠杆菌发酵与无细胞(cell-free)两条工艺路线。标准对 DNA 模板的质量特性、生产过程、质量控制、稳定性研究、质量风险管理及文件管理提出了具体技术要求,适用于模板生产商、上市许可持有人(MAH)以及研发机构与合同研发生产组织(CDMO)。
01 两种制备路线,关注不同质量风险
mRNA 药物生产所用的 DNA 模板,主要有质粒和无细胞线性 DNA 两条制备路线。
质粒路线以环状双链 DNA 为基础,经大肠杆菌发酵、提取纯化后,再通过酶切线性化,得到体外转录所需模板。这条路线工艺较为成熟,生产中需要重点控制宿主来源杂质,包括宿主基因组 DNA、宿主蛋白及残留 RNA 等。
无细胞路线以化学合成寡核苷酸为起点,经体外组装、放大和纯化,获得可直接用于转录的线性双链 DNA。其设计通常不含细菌复制起点和抗性基因骨架,生产中需要关注截短片段、残留酶、残留核苷酸,以及由试剂和耗材带入的内毒素。
受现有工艺规模限制,无细胞模板目前更多用于个性化 mRNA 产品;随着工艺技术迭代,也可根据工艺验证结果用于非个性化 mRNA 产品。
02 模板设计:从源头控制序列完整性
DNA 模板的设计,直接关系到后续 mRNA 的序列和结构。标准要求对模板全序列进行确认,使其与参考序列一致,启动子、开放阅读框(ORF)及非翻译区(UTR)等关键元件均应纳入控制。
Poly(A) 尾对 mRNA 的稳定性和翻译效率具有重要影响。若通过质粒编码 Poly(A) 尾,长度应均一、明确,例如 100 个腺嘌呤核苷酸。一旦酶切位点设在 Poly(A) 编码区,线性化可能切断这段序列,后续体外转录也无法恢复原有的长度和均一性。标准要求对 Poly(A) 完整性做强制检定,并避免在该区域设置酶切位点。
采用病毒来源 UTR 或内部核糖体进入位点(IRES)作为 5′UTR 时,应检测其中是否带有 ATG 序列,以免翻译在预定位置之前起始。
抗性基因的选择同样需要审慎。标准强烈建议避免使用 β-内酰胺类抗性基因;确需使用时,应在后续纯化中证明可将其去除至安全水平,并采用灵敏方法检测残留。
03 生产工艺与种子批管理:保障批次一致性
在质粒生产中,碱裂解是影响质粒拓扑结构的关键步骤。裂解时间通常控制在 3 至 5 分钟,并在室温下进行;时间过长或温度过高,可能导致超螺旋转变为不可逆开环,影响后续质量。
超螺旋比例是关键质量属性,建议目标不低于 85%,且不应低于 80%。检测方法须能区分超螺旋、开环和线性三种形态。菌体收获时机不能只看菌密度,还须综合质粒产量、超螺旋纯度和 Poly(A) 完整性来判断。
种子批系统是维持质粒生产稳定、实现批次一致的基础。标准对主种子批(MCB)和工作种子批(WCB)的分级建立、建库环境、冻存条件及使用管理提出了要求。建库应在 C 级或更高洁净度环境中进行,使用经验证的冻存液(如含 10%–20% 甘油),以可控速率(如每分钟降低 1℃)冻存于 -70℃ 或液氮中。MCB 须完成覆盖全长的双链测序,WCB 由主种子批扩增而来,解冻后不得再次冻存。
在楷拓的质粒生产中,菌种建库和菌库保存被作为批次可复现性的前置条件来管理。 MCB 与 WCB 分级建立,建库环境、冻存条件和使用方式均需事先确定并经验证; MCB 完成全长测序后, WCB 由其扩增,解冻后不再回冻。从建库、冻存、复苏到后续取用,控制要求要写到可以执行、可以复核,后续批次才有条件在同一套种子批系统下被复现。
对于无细胞线性 DNA 模板,标准建议全长线性分子比例不低于 90%,工艺稳定后不应低于 80%,并对短片段及可能出现的环状副产物加以控制,使模板结构满足后续转录的需要。
04 质量控制:关注杂质残留与用药安全
DNA 模板的质量控制,除序列和结构外,还须覆盖微生物、内毒素及工艺相关残留等安全性指标。
RNase 是其中需要重点关注的风险。即使残留水平很低,也可能降解新合成的 mRNA,影响后续产品质量。采用荧光探针法检测时,RNase 残留应低于方法检测限。微生物限度用于控制除菌过滤前的污染风险。
就质粒模板而言,标准给出了多项杂质控制的示例限度:宿主 DNA 低于 1%(w/w)或低于 10 纳克/微克质粒,宿主蛋白低于 0.1%(w/w)或低于 1 纳克/微克质粒,残留 RNA 低于 1% 或低于定量限;细菌内毒素可参考低于 100 EU/mg,或按下游体外转录的控制限度倒推。无细胞模板的内毒素示例限度为不超过 2 EU/mg。
上述数值属于标准中的可接受标准示例或建议目标,并不是适用于所有产品的统一法定上限。在临床前及早期临床试验阶段,在保证产品安全性的前提下,部分杂质和内毒素限度可以基于风险适当放宽。
在楷拓的质量控制体系中,微生物限度和 RNase 残留被作为直接关系后续 RNA 质量的安全性指标来管理。公司结合现行《中国药典》、USP 等要求以及实际生产需要,参照标准给出的示例限度,将两项指标落实为可检验、可判定的放行项目:微生物限度为每毫升低于 2 个菌落形成单位(<2 CFU/mL);RNase 采用荧光探针法检测时,应低于方法检测限。
05 稳定性研究:覆盖实际储存与使用场景
DNA 模板的稳定性,既关系到贮存期限,也关系到生产取用过程中的质量变化。长期贮存一般在 -20℃ 或 -80℃ 条件下至少考察 24 个月。用于生产临床用 mRNA 药物的 DNA 模板,一般不建议反复冻融后使用,以降低结构变化和质量波动的风险。
实际生产中,模板可能因排产需要复融,在复融后作短期保存,或在多次冻融、开启后分次使用。仅有长期稳定性数据,并不足以说明这些使用条件下的质量是否仍然可接受。对需要复融,或发生多次冻融、开启后使用的模板,应开展使用中稳定性研究,确定复融后的保存条件和时限,以及允许的冻融次数。
在楷拓的实际排产中,模板常需复融后进入下游工序,有时还要在复融后短期保存,或在多次开启后分次使用。公司据此开展使用中稳定性研究,确定复融后的保存条件和时限,以及允许的冻融次数,使现场取用有事先约定的操作边界。
06 以统一技术要求推动 mRNA 药物开发与生产
从研发阶段的工艺开发,到临床阶段的质量评价,再到商业化生产,DNA 模板的质量控制贯穿 mRNA 药物开发全过程。T/CPHARMA 011-2026 为模板生产商、上市许可持有人(MAH)及 CDMO 建立了共同的技术依据,有助于统一质量要求、明确管理责任,提升产业链协作效率。
楷拓生物将继续结合实际生产经验,完善 DNA 模板及下游 RNA、LNP 制剂的质量管理与工艺控制,推动相关技术要求落实到研发、生产和质量管理环节,为 mRNA 药物的临床转化及规模化生产提供支持。