Industriel-nedstrøms rensningsproces for bovin infektiøs rhinotracheitis (IBR)-vaccine – afsnittet "Ultrafiltrering"

Bovin infektiøs rhinotracheitis (IBR) er forårsaget af infektion med bovin infektiøs rhinotracheitis-virus (IBRV), også kendt som bovin herpesvirus type 1 (BHV-1). Sygdommen er hovedsageligt karakteriseret ved luftvejssymptomer og abort. Ud over disse kliniske manifestationer kan IBR føre til reduceret mælkeydelse hos malkekvæg og nedsat vægtøgning hos kødkvæg, hvilket resulterer i betydelige økonomiske tab for husdyrbrug.

Sygdommen er immunsuppressiv af natur. Når den forekommer som en enkelt infektion, er dens patogenicitet relativt lav; Men når blandede infektioner med andre virale eller bakterielle sygdomme opstår, øges sværhedsgraden og skaden betydeligt. Vaccination er den mest effektive metode til forebyggelse og kontrol, med to hovedtyper af vacciner tilgængelige: levende svækkede vacciner og inaktiverede vacciner. På nuværende tidspunkt er de bovine infektiøse rhinotracheitis-vacciner, der anvendes på gårde, overvejende inaktiverede vacciner.

Levende svækkede vacciner er karakteriseret ved stærk immunogenicitet, hurtig indtræden af ​​immunitet og lang beskyttelsesvarighed (normalt mere end seks måneder). De bruges almindeligvis til nødvaccination under sygdomsudbrud. De indebærer dog potentielle risici for virusudslip, udgør risici for drægtige køer og kan ikke bruges til latent inficerede, men asymptomatiske kvæg.

Inaktiverede vacciner er karakteriseret ved høj sikkerhed, uden risiko for virusudskillelse eller tilbagevenden til virulens, og anses for at være absolut sikre. De kan bruges til kvæg på alle stadier, herunder drægtige køer, kalve og avlstyre. Imidlertid er indtræden af ​​immunitet relativt langsom, og beskyttelsesvarigheden er kortere, så booster-immuniseringer er normalt påkrævet. I nogle tilfælde kan den beskyttende virkning være svagere end for levende svækkede vacciner.

Uanset om der anvendes en levende svækket vaccine eller en inaktiveret vaccine, kan nedstrøms oprensningsprocessen opdeles i fire hovedstadier: høst og klaring → koncentrering og primær oprensning → poleringsoprensning → inaktivering/steril filtrering og formulering.

Koncentration er et kernetrin i nedstrøms oprensningsprocessen af ​​vacciner umiddelbart efter afklaring. Dets primære mål er hurtigt at reducere den høstede store-volumen, lav-koncentration virusklaret løsning til en lille-volumen, høj-form, samtidig med at den virale bioaktivitet bevares. Dette skaber de nødvendige betingelser for efterfølgende finrensningstrin med høj-opløsning, men lav-kapacitet, såsom kromatografi.

Dette trin udføres typisk ved hjælp af tangential flow ultrafiltration (TFF). Princippet er som følger: den virale foderopløsning flyder parallelt med overfladen af ​​en ultrafiltreringsmembran med en specifik porestørrelse. Under tryk passerer små molekyler som vand, salte og visse urenheder vinkelret gennem membranen og fjernes, mens intakte viruspartikler, som er meget større end membranporerne, tilbageholdes, recirkuleres kontinuerligt og koncentreres. Sammenlignet med traditionel-højhastighedscentrifugering er denne metode mere skånsom over for skrøbelige vira som IBRV, som har en lipidkappe. Det reducerer effektivt virusstrukturelle skader og aktivitetstab forårsaget af høje forskydningskræfter og er mere modtagelig for lineær skalering- til industriel produktion.

En vellykket koncentrationsoperation er langt mere end blot at reducere volumen. Nøglepunkter for procesoptimering omfatter: præcis styring af transmembrantryk og tilførselsflowhastighed for at balancere filtreringseffektivitet og samtidig minimere koncentrationspolarisering og membrantilsmudsning; udvælgelse af passende membranmateriale og porestørrelse for at sikre høj virusretention og permeatflux; og finde den optimale balance mellem virusgenvinding, koncentrationsfaktor og behandlingstid. Den koncentrerede virale suspension opnår ikke kun en væsentlig højere titer, men opnår også en foreløbig oprensning ved at fjerne en stor del vand-opløselige urenheder. Dette giver det nødvendige volumen og koncentrationsgrundlag for efterfølgende kritiske raffineringstrin, såsom kromatografi og nukleasebehandling, hvilket gør koncentration til et centralt effektivitetscenter i hele downstream-processen.

Sekundær diafiltrering er et kritisk trin i vaccine nedstrøms oprensning, placeret efter fin oprensning og før formulering. Det udføres typisk efter kromatografi og nukleasebehandling. Dens kerneformål er ikke indledende koncentration, men systemudveksling og præcis justering af de endelige formuleringsbetingelser. Processen udføres i et tangential flow ultrafiltration (TFF) system, hvor frisk, ren formuleringsbuffer kontinuerligt tilsættes til den cirkulerende koncentrerede virale opløsning, mens det originale opløsningsmiddel og små-molekyleurenheder fjernes. Denne operation fjerner effektivt og skånsomt resterende salte, organiske opløsningsmidler, nuklease-nedbrydningsprodukter og sporopløselige urenheder, der er tilbage fra rensningsprocessen.

Nøglen er at opretholde konstant volumen eller anvende mindre koncentrationsjusteringer for at sikre, at viruskoncentrationen opfylder formuleringsspecifikationerne. For skrøbelige, indkapslede vira såsom bovin infektiøs rhinotracheitis-virus (IBRV) er det blide hydrodynamiske miljø med sekundær diafiltrering afgørende for at bevare partikelintegritet og immunogenicitet. I sidste ende giver dette trin et solidt grundlag for efterfølgende inaktivering (hvis påkrævet), tilsætning af adjuvans eller stabilisator og endelig påfyldning, hvilket sikrer, at det endelige produkt kommer ind i formuleringen med definerede komponenter, ensartede betingelser og god kompatibilitet. Det er derfor et af kernetrinene for at sikre vaccinesikkerhed, stabilitet og batch-til-batchkonsistens.

IBRV er en kappeformet, dobbelt-strenget lineær DNA-virus med en omtrentlig sfærisk kappe. Modne IBRV-partikler har en diameter på omkring 160-230 nm. Følgelig kan anvendelse af 100, 300 eller 500 kDa ultrafiltreringsmembraner bibeholde IBRV, mens nogle kontaminerende proteiner fjernes. Ultrafiltreringsgenvindingsgraden for Jiuling Technology membrankassetter varierer med typen af ​​fodermateriale, men når generelt 90–95 %.