Индустриален-процес на пречистване надолу по веригата за ваксина срещу инфекциозен ринотрахеит по говедата (IBR) — раздел „Ултрафилтрация“

Инфекциозният ринотрахеит по говедата (IBR) се причинява от инфекция с вируса на инфекциозен ринотрахеит по говедата (IBRV), известен също като говежди херпесен вирус тип 1 (BHV-1). Заболяването се характеризира главно с респираторни симптоми и аборт. В допълнение към тези клинични прояви, IBR може да доведе до намален добив на мляко при млекодайни говеда и намалено наддаване на тегло при месодайни говеда, което води до значителни икономически загуби за животновъдните ферми.

Заболяването има имуносупресивен характер. Когато протича като единична инфекция, нейната патогенност е относително ниска; обаче, когато възникнат смесени инфекции с други вирусни или бактериални заболявания, тежестта и вредата нарастват значително. Ваксинацията е най-ефективният метод за превенция и контрол, като има два основни вида ваксини: живи атенюирани ваксини и инактивирани ваксини. Понастоящем ваксините срещу инфекциозен ринотрахеит по говедата, използвани във фермите, са предимно инактивирани ваксини.

Живите атенюирани ваксини се характеризират със силна имуногенност, бързо начало на имунитет и дълга продължителност на защита (обикновено повече от шест месеца). Те обикновено се използват за спешна имунизация по време на епидемии. Те обаче носят потенциален риск от разпространение на вируса, представляват риск за бременните крави и не могат да се използват при латентно заразени, но безсимптомни говеда.

Инактивираните ваксини се характеризират с висока безопасност, без риск от отделяне на вируса или връщане към вирулентност и се считат за абсолютно безопасни. Те могат да се използват при говеда на всички етапи, включително бременни крави, телета и бикове за разплод. Въпреки това, появата на имунитет е относително бавна и продължителността на защитата е по-кратка, така че обикновено се изискват бустерни имунизации. В някои случаи защитната ефикасност може да е по-слаба от тази на живите атенюирани ваксини.

Независимо дали се използва жива атенюирана ваксина или инактивирана ваксина, процесът на пречистване надолу по веригата може да бъде разделен на четири основни етапа: събиране и избистряне → концентрация и първично пречистване → полиращо пречистване → инактивиране/стерилно филтриране и формулиране.

Концентрацията е основна стъпка в последващия процес на пречистване на ваксините, непосредствено след избистрянето. Основната му цел е бързо да намали събрания избистрен разтвор с голям-обем и ниска{2}}концентрация на вируса до малък{3}}обем и форма с висока-концентрация, като същевременно се запази биоактивността на вируса. Това създава необходимите условия за последващи етапи на фино пречистване с висока-разделителна способност, но с малък-капацитет, като хроматография.

Тази стъпка обикновено се извършва чрез ултрафилтрация на тангенциален поток (TFF). Принципът е следният: вирусният хранителен разтвор тече успоредно на повърхността на ултрафилтрационна мембрана със специфичен размер на порите. Под налягане малки молекули като вода, соли и определени примеси преминават перпендикулярно през мембраната и се отстраняват, докато непокътнати вирусни частици, които са много по-големи от порите на мембраната, се задържат, непрекъснато рециркулират и се концентрират. В сравнение с традиционното високо{3}}скоростно центрофугиране, този метод е по-щадящ за крехки вируси като IBRV, които имат липидна обвивка. Той ефективно намалява структурните увреждания на вируса и загубата на активност, причинени от големи сили на срязване, и е по-податлив на линеен мащаб-за промишлено производство.

Успешната операция за концентрация е много повече от просто намаляване на обема. Ключовите моменти за оптимизиране на процеса включват: прецизно контролиране на трансмембранното налягане и скоростта на захранващия поток, за да се балансира ефективността на филтриране, като същевременно се минимизира поляризацията на концентрацията и замърсяването на мембраната; избор на подходящ мембранен материал и размер на порите, за да се осигури високо задържане на вируси и поток на пермеат; и намиране на оптимален баланс между възстановяване на вируса, фактор на концентрация и време за обработка. Концентрираната вирусна суспензия не само постига значително по-висок титър, но също така постига предварително пречистване чрез отстраняване на голяма част от водо-разтворимите примеси. Това осигурява необходимата основа за обем и концентрация за последващи критични стъпки на усъвършенстване, като хроматография и нуклеазна обработка, превръщайки концентрацията в централен център за ефективност в целия процес надолу по веригата.

Вторичната диафилтрация е критична стъпка в пречистването на ваксината надолу по веригата, поставена след финото пречистване и преди формулирането. Обикновено се извършва след хроматография и нуклеазна обработка. Неговата основна цел не е първоначална концентрация, а системен обмен и прецизно регулиране на условията на крайната формула. Процесът се извършва в система за ултрафилтрация с тангенциален поток (TFF), където непрекъснато се добавя свеж, чист буфер за формулиране към циркулиращия концентриран вирусен разтвор, докато оригиналният разтворител и малки-молекулни примеси се отстраняват. Тази операция ефективно и нежно елиминира остатъчни соли, органични разтворители, продукти от разграждане на нуклеаза и следи от разтворими примеси, останали от процеса на пречистване.

Ключът е да се поддържа постоянен обем или да се прилагат малки корекции на концентрацията, за да се гарантира, че концентрацията на вируса отговаря на спецификациите на формулировката. За крехки вируси с обвивка, като вируса на инфекциозния ринотрахеит по говедата (IBRV), нежната хидродинамична среда на вторичната диафилтрация е от решаващо значение за запазване целостта на частиците и имуногенността. В крайна сметка тази стъпка осигурява солидна основа за последващо инактивиране (ако е необходимо), добавяне на адювант или стабилизатор и окончателно пълнене, гарантирайки, че крайният продукт влиза във формулировката с определени компоненти, еднакви условия и добра съвместимост. Следователно това е една от основните стъпки за гарантиране на безопасността на ваксината, стабилността и последователността на-{4}}партидите.

IBRV е обвит, двойно{0}}верижен линеен ДНК вирус с приблизително сферична обвивка. Зрелите частици на IBRV имат диаметър около 160–230 nm. Съответно, използването на ултрафилтрационни мембрани от 100, 300 или 500 kDa може да задържи IBRV, докато премахва някои замърсяващи протеини. Степента на възстановяване при ултрафилтрация на мембранните касети на Jiuling Technology варира в зависимост от вида на захранващия материал, но обикновено достига 90–95%.