AAV のフル／エンプティ分離：AEX メンブレンで生産性が一桁上がった論文（Ossi ら、2026年）

AAVのエンプティカプシドとフルカプシドは、陰イオン交換のわずかな電荷の差で分けます。ところがレジンクロマトグラフィーで目的物や不純物を結合させる粒子状の充填材。精製モードごとに使い分ける。詳しく →のカラムでは、分離を保とうとすると、流速を抑えることになりがちです。なぜ、流速を上げられないのでしょうか。理由はカプシドの大きさで、直径約26 nmの粒子は、レジンの粒の細孔に入りにくいのです。

Ossiらが2026年にBiotechnology Journalに載せた論文は、担体をレジンからメンブレンに替えて、この制約を越えられるかを調べました。AAV2を対象に、流速、勾配の長さ、洗浄のステップを実験計画法（DoE）複数の因子を計画的に振って影響を効率よく調べる手法。パラメータの許容幅の把握などに使う。で振り、膜1 Lあたり最大で約12京個（1.2×10の17乗）のウイルス粒子を載せて、標準的なカラム運転より一桁高い生産性が得られたと報告しています。

処理量に悩む製造担当、担体を比べる購買、数字の意味を確かめたい品質保証。どの立場でも、「生産性が上がった」が何と何の比較かは知っておきたいところです。論文が示したことと、まだ決まらないことを分けて読みます。

重要：レジンで流速を上げられないのは、26 nmのカプシドが細孔に入れないからなのか

レジンでは結合部位の大半が粒の内側にあり、カプシドはその大きさのためにそこへ届きにくいからです。

エンプティとフルの違いは、中にゲノムのDNAが入っているかどうか。外側のカプシドは同じです。陰イオン交換（AEX）は、DNAのぶんだけわずかに負へ寄った電荷の差を使います。塩を少しずつ上げながら、ゆっくり溶出させて分ける方式です。

担体の形で、カプシドが結合部位へ届く道筋が変わります。

• レジン⁠：粒はスポンジのように細孔を持ち、結合部位の大半は粒の内側。分子は液の流れで粒の表面まで運ばれたあと、細孔の中を自力で拡散して奥へ進む。タンパク質なら届くが、直径約26 nmのカプシドは細孔に入りにくく、入っても拡散が遅い。流速を上げると、奥に届く前に通り過ぎて、分離が落ちる。
• メンブレン⁠：貫通した細孔の壁にリガンドが付いている。液がそのまま細孔を通り抜けるので、粒子は流れに乗ったまま壁のすぐそばを通り、細孔の奥へ拡散する必要がない。

論文も、レジンの分離が悪い主因を、カプシドが粒の細孔に届きにくいことだと位置づけています。レジンとメンブレンの違いは、メンブレンクロマトグラフィーとは？で図とともに解説しています。

論文の条件：Ossiらは、何を振って、どれだけ載せたのか

アフィニティ特定の相互作用を使って目的物を選択的に捕まえる精製法。ヘパリンやタグへの親和性などを利用する。詳しく →精製後の材料を使い、実験計画法で流速・勾配・洗浄を振って、分離能が最大になる条件を割り出しています。

まず材料です。懸濁培養のHEK293細胞で三重トランスフェクションHEK293系細胞に3種のプラスミドを同時導入し、一過性にAAVを産生させる代表的な手法。詳しく →によりつくったAAV2を使い、アフィニティ精製で工程由来の不純物を取ったあと、陰イオン交換に進めています。分ける前のフルカプシドは61%です。

条件探しは、2段の実験計画法（DoEパラメータを変えたときCQAがどう応答するかを効率よく調べる実験計画法。詳しく →：複数の条件を同時に少しずつ変えて、どの条件がどれだけ効くかを少ない実験回数で調べる方法）。膜容量は、メンブレンの体積を1とした液量の単位で、レジンでいうカラム体積にあたります。

注入量は5 µLと小さく、小型のHPLC系で多くの条件を回しています。そこから分離能が最大になる組み合わせを割り出しました。ただし、どの条件でもエンプティとフルの山はベースラインまでは分かれなかったと報告されています。

検証の運転の一つは、流速も勾配の長さも振った範囲の最大でした。

• 流速⁠：1分間に膜容量の15倍。
• 勾配⁠：膜容量の350倍をかけた勾配。
• 載せた量⁠：膜の容量あたり、最大で約12京個（1.2×10の17乗）のウイルス粒子。
• 著者の結論⁠：これが標準的なカラム運転より一桁高い生産性にあたり、メンブレンは充填層の制約を越える仕上げの工程の候補だとしている。

「生産性が一桁上がった」は、何と何を比べた数字なのか

単位時間・担体カラムに充填する多孔質ビーズ。表面のリガンドと成分の相互作用差で目的物と不純物を分離する。詳しく →あたりの処理量を、標準的なカラム運転と比べた数字です。分離能の高さそのものではありません。

論文本文の比較は、0.2 mLの膜と1 mLのレジンカラム。倍率は、何あたりで数えるかで変わります。

比べる相手のレジンと運転条件が変われば、倍率も変わります。

論文の数字を自社に当てはめる前に、表の右側を確かめます。

この論文だけでは決まらないこと

対象は1つの血清型と、陰イオン交換メンブレンという1つの方式に限られます。

残るのは次の2点です。

• 血清型AAVのカプシドの種類による分類。組織指向性が異なり、狙う臓器や細胞に応じて選び分けられる。詳しく →⁠：血清型が変われば、カプシドの表面の電荷も変わる。AAV5やAAV8で同じ勾配がそのまま効くとは限らない。
• フル／エンプティ比の測り方⁠：分けたあとの比をどの方法で測るかで、数字の意味も変わる。分析用超遠心、デジタルPCRとELISA抗原と抗体の結合を酵素反応による発色などで検出し、目的の物質の有無や量を測る手法です。不純物や力価の測定に広く使われます。詳しく →の組み合わせ、マスフォトメトリーのどれかを自社の基準法に決めて、そこで測り直した値で比べる。

担体の形は、メンブレンのほかに、一体成形のモノリスやレジンがあります。モノリスやpH勾配を含めた選び方は、AAVのエンプティカプシド分離：モノリス・メンブレン・レジンの選び方にまとめています。

明日から確かめられること

論文の結果を自社の工程の検討に持ち込むときは、律速が流速なのか結合容量担体が結合できる目的物の量。大きな粒子は樹脂ビーズの細孔に入りにくく、結合容量を稼ぎにくい。詳しく →なのかを先に切り分けます。

• 自社の血清型での小試験⁠：陰イオン交換の小さな試験をして、エンプティとフルの山の離れ方を見たか
• 基準法の一本化⁠：エンプティ／フル比の基準法を1つに決めたか。比べる数字は、その方法で測り直したか
• 同条件での担体比較⁠：レジンとメンブレンを、同じ出発材料と同じ純度の目標で比べたか。生産性だけでなく、回収率も並べたか
• 律速の切り分け⁠：工程の律速は、流速か、結合容量か
• 費用の比較⁠：メンブレンの消耗品費と廃棄を、レジンの洗浄と再生、バリデーションの手間と、ロット数と年数で比べたか
• 規模の展開⁠：小さな試験の条件が、製造規模のデバイスに移るか。同じ膜の化学で、小型から大型までそろうか

製品はメンブレンクロマトグラフィーとAEXレジンのページで比べられます。

参考文献

• Ossi L, et al. Anion-Exchange Membrane Chromatography for the Separation of Empty and Full Adeno-Associated Viral Capsids. Biotechnology Journal. 2026;21(8):e70295.
• 同論文の全文（PMC）