Industrieel -stroomafwaarts zuiveringsproces voor het vaccin tegen boviene infectieuze rhinotracheïtis (IBR) — Sectie 'Ultrafiltratie'

Boviene infectieuze rhinotracheïtis (IBR) wordt veroorzaakt door infectie met het boviene infectieuze rhinotracheïtisvirus (IBRV), ook bekend als boviene herpesvirus type 1 (BHV-1). De ziekte wordt vooral gekenmerkt door ademhalingssymptomen en abortus. Naast deze klinische verschijnselen kan IBR leiden tot een verminderde melkproductie bij melkvee en een verminderde gewichtstoename bij vleesvee, wat resulteert in aanzienlijke economische verliezen voor veehouderijen.

De ziekte is immunosuppressief van aard. Als het om een ​​enkele infectie gaat, is de pathogeniteit ervan relatief laag; Wanneer er echter gemengde infecties met andere virale of bacteriële ziekten optreden, nemen de ernst en de schade aanzienlijk toe. Vaccinatie is de meest effectieve methode voor preventie en controle. Er zijn twee hoofdtypen vaccins beschikbaar: levende verzwakte vaccins en geïnactiveerde vaccins. Momenteel zijn de vaccins tegen boviene infectieuze rhinotracheïtis die op boerderijen worden gebruikt voornamelijk geïnactiveerde vaccins.

Levende verzwakte vaccins worden gekenmerkt door een sterke immunogeniciteit, een snel begin van de immuniteit en een lange beschermingsduur (doorgaans meer dan zes maanden). Ze worden vaak gebruikt voor noodimmunisatie tijdens ziekte-uitbraken. Ze brengen echter potentiële risico's van virusuitscheiding met zich mee, vormen risico's voor drachtige koeien en kunnen niet worden gebruikt bij latent geïnfecteerd maar asymptomatisch vee.

Geïnactiveerde vaccins worden gekenmerkt door een hoge veiligheid, zonder risico op virusuitscheiding of terugkeer naar virulentie, en worden als absoluut veilig beschouwd. Ze kunnen worden gebruikt bij rundvee in alle stadia, inclusief drachtige koeien, kalveren en fokstieren. Het begin van de immuniteit is echter relatief langzaam en de duur van de bescherming is korter, dus boosterimmunisaties zijn meestal vereist. In sommige gevallen kan de beschermende werkzaamheid zwakker zijn dan die van levende verzwakte vaccins.

Ongeacht of een levend verzwakt vaccin of een geïnactiveerd vaccin wordt gebruikt, kan het stroomafwaartse zuiveringsproces worden onderverdeeld in vier hoofdfasen: oogst en klaring → concentratie en primaire zuivering → polijstzuivering → inactivatie/steriele filtratie en formulering.

Concentratie is een kernstap in het stroomafwaartse zuiveringsproces van vaccins, onmiddellijk na opheldering. Het primaire doel is om de geoogste, met virus geklaarde oplossing met groot-volume en lage-concentratie snel te reduceren tot een vorm met een klein-hoge- concentratie, terwijl de virale bioactiviteit behouden blijft. Dit schept de noodzakelijke voorwaarden voor daaropvolgende fijne zuiveringsstappen met hoge-resolutie maar lage- capaciteit, zoals chromatografie.

Deze stap wordt doorgaans uitgevoerd met behulp van tangentiële stroomultrafiltratie (TFF). Het principe is als volgt: de virale voedingsoplossing stroomt parallel aan het oppervlak van een ultrafiltratiemembraan met een specifieke poriegrootte. Onder druk passeren kleine moleculen zoals water, zouten en bepaalde onzuiverheden loodrecht door het membraan en worden verwijderd, terwijl intacte virusdeeltjes, die veel groter zijn dan de membraanporiën, worden vastgehouden, continu gerecirculeerd en geconcentreerd. Vergeleken met traditioneel centrifugeren op hoge-snelheid is deze methode zachter voor kwetsbare virussen zoals IBRV, die een lipide-envelop hebben. Het vermindert effectief structurele virusschade en activiteitsverlies veroorzaakt door hoge schuifkrachten en is beter geschikt voor lineaire schaal-voor industriële productie.

Een succesvolle concentratieoperatie is veel meer dan alleen het verminderen van het volume. Belangrijke punten voor procesoptimalisatie zijn onder meer: ​​het nauwkeurig regelen van de transmembraandruk en het voedingsdebiet om de filtratie-efficiëntie in evenwicht te brengen en tegelijkertijd concentratiepolarisatie en membraanvervuiling te minimaliseren; het selecteren van het juiste membraanmateriaal en de juiste poriegrootte om een ​​hoge virusretentie en permeaatflux te garanderen; en het vinden van de optimale balans tussen virusherstel, concentratiefactor en verwerkingstijd. De geconcentreerde virale suspensie bereikt niet alleen een aanzienlijk hogere titer, maar bereikt ook een voorlopige zuivering door een groot deel van de in water-oplosbare onzuiverheden te verwijderen. Dit biedt de noodzakelijke volume- en concentratiebasis voor daaropvolgende kritische verfijningsstappen, zoals chromatografie en nucleasebehandeling, waardoor concentratie een centraal efficiëntieknooppunt wordt in het gehele stroomafwaartse proces.

Secundaire diafiltratie is een cruciale stap in de stroomafwaartse zuivering van vaccins, gepositioneerd na fijne zuivering en vóór formulering. Het wordt doorgaans uitgevoerd na chromatografie en nucleasebehandeling. Het kerndoel ervan is niet de initiële concentratie, maar de systeemuitwisseling en nauwkeurige aanpassing van de uiteindelijke formuleringsomstandigheden. Het proces wordt uitgevoerd in een tangential flow ultrafiltratie (TFF)-systeem, waarbij voortdurend verse, schone formuleringsbuffer wordt toegevoegd aan de circulerende geconcentreerde virale oplossing, terwijl het oorspronkelijke oplosmiddel en de onzuiverheden van kleine- moleculen worden verwijderd. Deze bewerking elimineert effectief en voorzichtig resterende zouten, organische oplosmiddelen, nuclease-afbraakproducten en sporen oplosbare onzuiverheden die achterblijven uit het zuiveringsproces.

De sleutel is om een ​​constant volume te handhaven of kleine concentratieaanpassingen toe te passen om ervoor te zorgen dat de virusconcentratie voldoet aan de formuleringsspecificaties. Voor fragiele, omhulde virussen zoals het boviene infectieuze rhinotracheïtisvirus (IBRV) is de zachte hydrodynamische omgeving van secundaire diafiltratie cruciaal voor het behoud van de deeltjesintegriteit en immunogeniciteit. Uiteindelijk biedt deze stap een solide basis voor daaropvolgende inactivatie (indien nodig), toevoeging van adjuvans of stabilisator en uiteindelijke vulling, waardoor wordt verzekerd dat het eindproduct de formulering binnengaat met gedefinieerde componenten, uniforme omstandigheden en goede compatibiliteit. Het is daarom een ​​van de belangrijkste stappen om de veiligheid, stabiliteit en consistentie van batch-- batches te garanderen.

IBRV is een omhuld, dubbel-strengig lineair DNA-virus met een ongeveer bolvormige envelop. Rijpe IBRV-deeltjes hebben een diameter van ongeveer 160–230 nm. Dienovereenkomstig kan het gebruik van ultrafiltratiemembranen van 100, 300 of 500 kDa IBRV vasthouden terwijl enkele verontreinigende eiwitten worden verwijderd. Het ultrafiltratieherstelpercentage van Jiuling Technology-membraancassettes varieert afhankelijk van het type voedingsmateriaal, maar bereikt over het algemeen 90-95%.