高效阴离子交换色谱-脉冲安培法检测A、C、Y和W135群脑膜炎球菌多糖含量
2020-06-08
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·44· 微生物学免疫学进展2018年10月第46卷第5期Prog in Mierobiol Immunol,Oct.2018,Vo1.46 No.5 ·论著· 高效阴离子交换色谱一脉冲安培法 检测 A、C、Y和W 1 35群脑膜炎球菌多糖含量 李亚南 ,赵丹 ,徐颖华,毛琦琦,陈苏京,李茂光,叶强 中国食品药品检定研究院呼吸道细菌疫苗室卫生部生物技术产业检定方法及其标准化重点实验室,北京102629 摘要:目的用高效阴离子交换色谱一脉冲安培检测法(HPAEC—PAD)测定A、C、Y和W135群脑膜炎球菌多糖含 采用CarboPac@PA一1 4x250 nlm分析柱与Aminotrap 4x50 mm保护 量.并对该方法进行验证及初步应用。方法柱;使用氢氧化钠/醋酸钠梯度洗脱,以多糖抗原标准溶液质量浓度为横坐标,其相应的峰面积为纵坐标,绘制标准 曲线.并对建立的方法进行专属性、精密度和准确性验证;同时与传统方法的检测结果进行比较分析。结果A、c、 Y和W135群脑膜炎球菌多糖质量浓度在0.5~27.0 g/mL范围内与峰面积均具有良好线性关系,r:0.999。该方 法专属性高,分析结果重复性良好,RSD均<5%;回收率均在95%~105%范围内;与传统的火箭免疫电泳法相比,检 测结果差异均无统计学意义(P>0.05)。结论液及疫苗成品中的多糖含量。 HPAEC PAD准确、可靠,重复性好,可用于检测脑膜炎球菌多糖原 关键词:阴离子交换色谱法:脉冲安培检 器;脑膜炎球菌多糖 中图分类号:R392 文献标志码:A 文章编号:1005—5673(2018)05—0044—05 DoI:10.13309/j.cnki.pmi.2018.05.007 Detection of contents for group A,C,Y and W135 mening0c0ccal p0lysaccharides by high performance anion exchange chromatography with pulse amperometry detector LI Ya—nan,ZHAO Dan。XU Ying—hua,MAC Qi—qi,CHENG Su-jing,LI Mac—guang,YE Qiang Key Laboratory of the Ministry of Health for Research on Quality and Standardization of Biotech Products, National Institute for Food and Drug Control,Bering 102629,China: Corresponding author:LI Mac—guang,E—mail:limaoguang@n .org.cn;YE Qiang,E—mail:Qiangyee@n .org.Cn Abstract:Objective The group A,C,Y and W135 meningococcal polysaccharide contents were detected by a high per— formance anion exchange chromatography with pulse amperometrydetector(HPAEC—PAD),which was veriifed and priminary applied.Methods CarboPac⑥PA一1 4 x 250 mill and Aminotrap 4 x 50 mm(046122)were used as the analytical and guard column,then the gradient clution was conducted by using solution of sodium hydroxide/sodium acetate.The polysaccha— ride content and its corresponding peak area were used as the abscissa and ordinate,and the standard curves were set up.The developed method was veriied ffor speciifcity,accuracy and precision.Furthermore,the resuhs were conlpared with those of the tradition assay.Results The detection showed that a good linearity was found in the range of 0.5~27.0 ̄g/nlL polysac— charides and the corresponding peak area.with r=O.999.The developed HPAEC—PAD were found in advantagies with high speciifcity,and good repeatability(RSD<5%).The recovery rate of polysaccharide was in the range of 95%~105%.Com— pared with traditional rocket immuno—electrophoresis method,the results from HPAEC—PAD had no a statistical difference (P>0.05).Conclusion This method is accurate and reliable,which could be used in detection of meningococcal polysac— charide bulk and the polysaecharide content in relevant vaccine. Key words:Anion exchange chromatography;Pulse amperometrydetector;Meningococcal polysaccharides 作者简介:李亚南(1963一),女,副主任技师,主要从事呼吸道 细菌疫苗质量控制及研发工作; 赵丹(1988-),女,技师,主要从事呼吸道细菌疫苗 质量控制及研发T作。 通信作者:李茂光,副研究员,E-mail:limaoguang@nifde.org.cn 叶强,研究员,E—mail:Qiangyee@nifde.org.en 流行性脑脊髓膜炎(epidemic cerebrospinal men— ingitis,简称流脑)是由脑膜炎奈瑟菌(简称脑膜炎 球菌)感染引起的一种呼吸道传染病【 。脑膜炎球 菌为革兰阴性菌,根据荚膜多糖的化学结构可将其 分为13个血清群,其中A、B、C、Y和W135群为主 要致病菌群[2』。接种流脑疫苗是目前预防和控制 △:共享第一作者 微生物学免疫学进展2018年1O月第46卷第5期Prog in Microbiol Immuno1.Oct.2018.Vo1.46 No.5 ·45· 流脑的有效措施。ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫 苗可有效预防A、C、Y和W135群脑膜炎球菌的感 染,多糖是这类疫苗的主要抗原成分,因此在其疫苗 质量控制中多糖含量的测定就显得尤为重要l3 ] 目前,测定ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫苗多糖 含量的方法有火箭免疫电泳法.应用火箭免疫电泳 法测定ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫苗中多糖含 量需用到大量血清,成本较高,且影响因素较多.可 能导致实验结果重复性较差[5]。为了解决上述方 法检测多糖含量的缺点,研究人员根据糖类化合物 分子具有电化学活性及在强碱溶液中呈离子化状 态,将高效阴离子交换色谱一脉冲安培检测法(high performance anion exchange chr0mat0graphy with pulse amperometrydetector.HPAEC—PAD)开发应用于糖类 化合物的含量分析[4, 。本研究旨在建立HPAEC. PAD测定A、C、Y和W135群脑膜炎球菌多糖含量 的方法,并对该方法进行验证。 1材料与方法 1.1样品A、C、Y、W135群脑膜炎球菌多糖对照 品均由中国食品药品检定研究院提供;A、c、Y、 W135群脑膜炎球菌多糖原液均由华兰生物疫苗有 限公司提供:6批ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫苗 分别来自成都康华生物制品有限公司(批号 20170101)、华兰生物疫苗有限公司(批号 20160206.2、20160310—1)、玉溪沃森生物技术有限 公司(批号E201604001)、北京绿竹生物制药有限公 司(批号201611030、201611031)。 1.2主要试剂及仪器50%氢氧化钠、三氟乙酸均 购自Sigma公司:无水醋酸钠、盐酸均购自Thermo 公司:其他试剂均为国产分析纯。ICS.5000色谱分 析系统(脉冲安培检测器,变色龙7.0工作站)、 Therm0 Fisher Scientifc CarboPac◎PA.1 4×250 mm 分析柱(Catalogue No 035391)、Aminotrap 4X50 mm (Catalogue No 046122)保护柱、SORVALL ST 16R高 速离心机、SPD1010离心浓缩系统均购自Thermo公 司:Milli.Q纯水系统购自MILLIPORE公司;万分计 电子天平(Sartorius BP21 1D)购自SARTORIUS公 司:PALL 10K过滤膜购自Life Sciences公司;2 mL 塑料水解管(LOT 8055101)购自SARSTEDT公司。 1.3 建立检测A、C、Y和W135群多糖含量的 HPAEC.PAD 1.3.1色谱条件使用CarboPac ̄PA.1 4 ̄250 mm 分析柱、Aminotrap 4x50 mm保护柱,通过优化实验 条件,确定各群多糖的洗脱条件:A群多糖用100 mmol/L氢氧化铝溶液和200 mmol/L醋酸钠溶液梯 度洗脱,C群多糖用100 mmol/L的氢氧化铝溶液和 80 mmol/L醋酸钠溶液梯度洗脱,Y和W135群用 10 mmol/L氢氧化钠溶液梯度洗脱.流速均为1 mL/ min,25 IXL进样测定。 1.3.2标准曲线绘制分别将A、C、Y、W135群多 糖参考品进行系列倍比稀释后,应用1.3.1色谱条 件进行标准曲线绘制和线性范围的确定。以多糖抗 原标准溶液多糖质量浓度为横坐标.其相应的峰面 积为纵坐标,绘制标准曲线。计算得出回归方程。 通过测定多糖的峰值与标准品进行对比.即可得出 待检样品中多糖的含量。 1.4方法的验证 1.4.1专属性考察分别取A、C、Y、W135群参考 品溶液、各群多糖原液溶液及阴性对照溶液进样测 定,验证方法的专属性。 1.4.2精密度试验分别取3 g/mL A、C、Y和 W135群多糖原液,上样检测,连续进样6次,进样 量25 L,记录峰面积,计算峰面积的平均值及相对 标准偏差(relative standard deviation,RSD)。 1.4.3准确性试验精密量取A、C、Y、W135群已 知含量的多糖原液250 L(A、C、Y、W135群多糖质 量分别为2.320 3、3.710 5、1.333 5和1.349 4 g), 各9份,然后将每个群的9份样品分为3组,每组3 份。在3组中分别精密加入100、250、400 IxL相应 群多糖质量浓度为6 g/mL的对照品(即在A、C、 Y、W135群的3组样品中分别添加了0.6、1.5和 2.4 Ixg相应群多糖)。将上述样品用超纯水定容至 1 mL混匀后上样,计算样品回收率。 1.4.4 高效阴离子色谱.脉冲安培检测法与火箭免 疫电泳法测定多糖含量比较取6批A、C、Y、W135 群脑膜炎球菌多糖疫苗,采用HPAEC—PAD和火箭 电泳法测定其A、C、Y、W135群多糖含量l7],并对结 果进行分析。 1.5统计学分析应用SPSS 19.0软件对HPAEC— PAD法和火箭免疫电泳法测定的疫苗多糖含量结 果进行单因素方差分析,以P<0.05为差异具有统计 学意义 2 结 果 2.1 A、C、Y和W135群多糖含量标准曲线A、C、 Y和W135群对照品溶液在多糖质量浓度为0.5~ 27.0 Ixg/mL范围内与相应峰面积呈良好线性关系 微生物学免疫学进展2018年l0月第46卷第5期Prog in Micmbi01 hnmuno1.Oct.2018Vo1.46 No.5 .·47· 2.2.2精密度应用建立的方法对A、C、Y、W135 2.08%、1.78%和3.31%,均低于5%,这表明所建立 群多糖原液进行了6次含量测定,结果显示,A、C、 的方法检测结果重复性良好,其精密度试验结果,见 表1。 Y、W135群多糖峰面积的RSD分别为2.40%、 表1精密度试验结果 Tab·1 The precision test for contents of AC、Y and W135 group polysaccharides 、注:nC¥min.面积单位。 2.2.3 准确性 回收率试验结果显示,A、C、Y、 W135群多糖回收率均在95%~105%之间,RSD均< 5%,表明该方法的准确性良好,见表2。 表2准确性试验结果 Tab.2 The recovery test for contents of A、C、Y and W135 group polysaccharides 别为35~65 g) J。经统计学分析,2种方法测定 的A、C、Y和W135群多糖含量结果差异均无统计 学意义(P>0.05)。 3讨论 HPAEC.PAD在强碱性介质(pH>12)中根据不 同糖类化合物的酸度系数(pKa)差异引起的离子交 换作用的差异,以及某些糖类与阴离子交换树脂之 间疏水性作用的不同,实现糖类化合物的高效阴离 子交换分离:再根据羧基在金电极表面发生氧化还 原反应的电流大小检测简单糖类、胺基糖类和糖酸 的含量l4 ]。本研究通过优化实验步骤和各项参 数,选择适合A、C、Y和W135群多糖的水解条件, 结果显示,4种多糖质量浓度在0.5~27.0 I.zg/mL范 注:1~3.分别添加0.6、1.5和2.4 g相应群多糖。 围内与相应峰面积呈良好的线性关系,建立了 HPAEC.PAD测定A、C、Y和W135群脑膜炎球菌多 糖含量的方法;经验证,建立的方法具有良好的专属 性和准确性。 2.3 高效阴离子色谱.脉冲安培检测法与火箭电泳 法测定多糖质量比较分析用建立的HPAEC.PAD 与火箭电泳法分别检测6批来自4个企业的 ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫苗中的多糖质量,结 果显示,6批疫苗A、C、Y和W135群多糖质量2种 方法检测结果每剂均在38~64 g之问,见图3。符 与传统火箭免疫电泳法比较,HPAEC.PAD不需 要使用大量特异性针对单价多糖免疫血清,分析结果 具有良好的重复性,灵敏度高。尽管火箭免疫电泳法 合《中华人民共和国药典》2015版(三部)中 ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫苗质量标准(每一 次人用剂量含A群、C群、Y群、W135群多糖应分 测定多糖含量是基于单向免疫扩散和电泳相结合的 一种定量检测技术 ]。与HPAEC.PAD原理完全不 同,但这2种方法测定6批ACYW135群脑膜炎球菌 ·48· 微生物学免疫学进展2018年1O月第46卷第5期Prog in Microbiol Inmmnol,Oct.2018,Vo1.46 No.5 疫苗多糖含量具有良好的相关性,差异均无统计学意 义。进一步证实新建立的HPAEC—PAD检测A、C、Y 一 T¨咖筐鞋 S 4 2 7 n 卜’ 6 和W135群多糖含量的准确性良好,同时也为替代火 一 箭免疫电泳法提供了最有力的实验证据。 咖 攀 2 4 5 A群 C群 (】 1 2 3 4 5 6 0 2 -{4 S 6 样品 Y群 样品 W13.5群 一 7 6 5 4 咖筐冀 3 2 l 7 6 一 /蠹 咖 攀 S 4 3 2 1 [rl) 1 2 3 4 S 6 2 3 4 5 样 样. f 图3 HPAEC.PAD法与火箭电泳法测定A、C、Y和W135群脑膜炎球菌疫苗多糖含量结果 Fig.3 Comparison of polysaccharides contents in group A、C、Y and W135 vaccine by using HPAEC—PAD and rocket electrophoresis 综上所述.研究建立的HPAEC—PAD测定 [3]FRASCH C E,KAPRE S V,LEE C H,et a1.Technical develop- ment of a new meningoeoccal conjugate vaccine[J].Clin Infect Dis,2015,61(Suppl 5):¥404—409. BERESFORD N J,MARTINO A,FEAVERS 1 M,et a1.Quality, immunogenicity and stability of meningococcal serogroup ACWY— ACYW135群脑膜炎球菌多糖疫苗中多糖含量的方 法灵敏度好、准确度高、重复性良好,且色谱峰分离 度较高,测定过程中样品处理方法简单,用时短,所 用试剂对实验人员的健康未有危害,可作为测定A、 c、Y和W135群脑膜炎球菌多糖含量的替代方法, 用于检测A群、A群C群、ACYWI35群脑膜炎球菌 多糖疫苗原液及成品中多糖含量。 参考文献 WoAd Health Organization.Meningococcal meningitis fact sheet CRM197,DT and TT glycoconjugate va(:cines[J].Vaccine, 2017,35(28):3598-3606. 李世慧,赵俊,张霖阳,等.火箭免疫电泳法榆测ACYW135 群脑膜炎球菌多糖疫苗多糖含量和分子大小的初步验证『J]. 微生物学免疫学进展,2014,42(1):20—24. COOK M C,GIBEAULT S,FILIPPENKO V,et a1.Serogroup quantitati()n of muhivalent polysaecharide and polysaccharide--con-- jugate meningoeoeeal vaccines fom Chirna[J].Biologicals,2013, 41(4):261—268. 201 8[EB/OL].[2018—02—19](2018-06-15).http://www.who. int/mediacentre/factsheets/fs141/en/. 国家药典委员会.中华人民共和国药典(_二部)[S].北京:中 国医药科技 版社,2015:77.79. 收稿日期:2018-06—15修回日期:2018-08.27 编辑:陈凌云 -2014年流行性脑脊髓 [2] 李军宏,李艺星,吴丹,等.中国2006-膜炎病例菌群分布特征及变迁趋势[J].中国疫苗和免疫, 2015,21(5):481—485.