Industriell-Nedstrøms renseprosess for bovin infeksiøs rhinotracheitt (IBR)-vaksine – «Ultrafiltrering»-seksjonen
Bovin infeksiøs rhinotracheitis (IBR) er forårsaket av infeksjon med bovint infeksiøs rhinotracheitis-virus (IBRV), også kjent som bovint herpesvirus type 1 (BHV-1). Sykdommen er hovedsakelig preget av luftveissymptomer og abort. I tillegg til disse kliniske manifestasjonene, kan IBR føre til redusert melkeproduksjon hos melkekyr og redusert vektøkning hos kjøttfe, noe som resulterer i betydelige økonomiske tap for husdyrhold.
Sykdommen er immunsuppressiv i naturen. Når den forekommer som en enkelt infeksjon, er dens patogenisitet relativt lav; Men når blandede infeksjoner med andre virus- eller bakteriesykdommer oppstår, øker alvorlighetsgraden og skaden betydelig. Vaksinasjon er den mest effektive metoden for forebygging og kontroll, med to hovedtyper vaksiner tilgjengelig: levende svekkede vaksiner og inaktiverte vaksiner. For tiden er de infeksiøse rhinotracheittvaksinene fra storfe som brukes på gårder hovedsakelig inaktiverte vaksiner.
Levende svekkede vaksiner kjennetegnes av sterk immunogenisitet, raskt innsettende immunitet og lang beskyttelsesvarighet (vanligvis mer enn seks måneder). De brukes ofte til nødvaksinering under sykdomsutbrudd. Imidlertid har de potensielle risikoer for virusutslipp, utgjør risiko for drektige kyr og kan ikke brukes på latent infiserte, men asymptomatiske storfe.
Inaktiverte vaksiner er preget av høy sikkerhet, uten risiko for virusutskillelse eller reversering til virulens, og anses som absolutt trygge. De kan brukes i storfe i alle stadier, inkludert drektige kyr, kalver og avlsokser. Imidlertid er utbruddet av immunitet relativt sakte og varigheten av beskyttelsen er kortere, så boosterimmuniseringer er vanligvis nødvendig. I noen tilfeller kan den beskyttende effekten være svakere enn for levende svekkede vaksiner.
Uavhengig av om det brukes en levende svekket vaksine eller en inaktivert vaksine, kan nedstrøms renseprosessen deles inn i fire hovedtrinn: høsting og klaring → konsentrasjon og primær rensing → poleringsrensing → inaktivering/sterilfiltrering og formulering.
Konsentrasjon er et kjernetrinn i nedstrøms renseprosessen av vaksiner, umiddelbart etter avklaring. Dens primære mål er å raskt redusere den innhøstede store-volumen, lav-konsentrasjonen av virusklaret løsning til en liten-volumsform med høy-konsentrasjon samtidig som den viral bioaktivitet opprettholdes. Dette skaper de nødvendige betingelsene for påfølgende finrensetrinn med høy-oppløsning, men lav-kapasitet, for eksempel kromatografi.
Dette trinnet utføres vanligvis ved bruk av tangentiell strømningsultrafiltrering (TFF). Prinsippet er som følger: den virale fôrløsningen flyter parallelt med overflaten av en ultrafiltreringsmembran med en spesifikk porestørrelse. Under trykk passerer små molekyler som vann, salter og visse urenheter vinkelrett gjennom membranen og fjernes, mens intakte viruspartikler, som er mye større enn membranporene, holdes tilbake, resirkuleres kontinuerlig og konsentreres. Sammenlignet med tradisjonell høyhastighetssentrifugering er denne metoden skånsommere for skjøre virus som IBRV, som har en lipidkonvolutt. Det reduserer effektivt virusstrukturelle skader og aktivitetstap forårsaket av høye skjærkrefter og er mer mottakelig for lineær oppskalering- for industriell produksjon.
En vellykket konsentrasjonsoperasjon er langt mer enn bare å redusere volum. Nøkkelpunkter for prosessoptimalisering inkluderer: nøyaktig kontroll av transmembrantrykk og matestrømningshastighet for å balansere filtreringseffektivitet samtidig som konsentrasjonspolarisering og membrantilsmussing minimeres; velge passende membranmateriale og porestørrelse for å sikre høy virusretensjon og permeatfluks; og finne den optimale balansen mellom virusgjenoppretting, konsentrasjonsfaktor og behandlingstid. Den konsentrerte virale suspensjonen oppnår ikke bare en betydelig høyere titer, men oppnår også foreløpig rensing ved å fjerne en stor del vann-oppløselige urenheter. Dette gir nødvendig volum og konsentrasjonsgrunnlag for påfølgende kritiske foredlingstrinn, som kromatografi og nukleasebehandling, noe som gjør konsentrasjon til et sentralt effektivitetsnav i hele nedstrømsprosessen.
Sekundær diafiltrering er et kritisk trinn i vaksine nedstrøms rensing, plassert etter finrensing og før formulering. Det utføres vanligvis etter kromatografi og nukleasebehandling. Dens kjerneformål er ikke initial konsentrasjon, men systemutveksling og presis justering av de endelige formuleringsforholdene. Prosessen utføres i et tangential flow ultrafiltration (TFF) system, der frisk, ren formuleringsbuffer tilsettes kontinuerlig til den sirkulerende konsentrerte virale løsningen, mens det opprinnelige løsningsmidlet og små-molekylære urenheter fjernes. Denne operasjonen eliminerer effektivt og skånsomt restsalter, organiske løsningsmidler, nuklease-nedbrytningsprodukter og sporløselige urenheter som er igjen fra renseprosessen.
Nøkkelen er å opprettholde konstant volum eller bruke mindre konsentrasjonsjusteringer for å sikre at viruskonsentrasjonen oppfyller formuleringsspesifikasjonene. For skjøre, innkapslede virus som bovint smittsomt rhinotracheittvirus (IBRV), er det skånsomme hydrodynamiske miljøet med sekundær diafiltrering avgjørende for å bevare partikkelintegritet og immunogenisitet. Til syvende og sist gir dette trinnet et solid grunnlag for påfølgende inaktivering (hvis nødvendig), tilsetning av adjuvans eller stabilisator, og endelig fylling, og sikrer at sluttproduktet kommer inn i formuleringen med definerte komponenter, jevne forhold og god kompatibilitet. Det er derfor et av kjernetrinnene for å sikre vaksinesikkerhet, stabilitet og konsistens fra batch-til-batch.
IBRV er et innkapslet, dobbelt-trådet lineært DNA-virus med en tilnærmet sfærisk konvolutt. Modne IBRV-partikler har en diameter på omtrent 160–230 nm. Følgelig kan bruk av 100, 300 eller 500 kDa ultrafiltreringsmembraner beholde IBRV mens noen forurensende proteiner fjernes. Utvinningsgraden for ultrafiltrering av Jiuling Technology-membrankassetter varierer med typen fôrmateriale, men når vanligvis 90–95 %.