Что значит инактивируется вирус

Содержание

Удаление

Этот всеобъемлющий процесс, который стал известен просто как удаление вирусов, представляет собой процесс, при котором все вирусы в данном образце удаляются традиционными методами экстракции или [полной энергии]. Некоторые из наиболее известных методов включают:

Эти процессы экстракции считаются «традиционными», потому что они никоим образом не влияют на химический состав вируса; они просто физически удаляют его из образца.

Нанофильтрация

Хроматография

Хроматографические методы удаления вирусов отлично подходят для очистки белка, а также эффективны против всех типов вирусов, но уровень удаления вирусов зависит от состава колонки и используемых в процессе реагентов. Эффективность этого процесса может сильно различаться между вирусами, а его эффективность может меняться в зависимости от используемого буфера. При выполнении этой процедуры также необходимо соблюдать санитарные условия между партиями.

Мембранная хроматография становится все более популярной для очистки и удаления вирусов.

Инактивация

Чтобы добиться инактивации вирусов в образце, необходимо выполнить «специальные» процессы очистки, которые каким-то образом химически изменят вирус. Вот некоторые из наиболее широко используемых процессов:

В некоторых случаях вирусная инактивация не является жизнеспособной альтернативой удаления, поскольку даже денатурированные или инактивированные иным образом вирусные частицы могут оказывать вредное воздействие на технологический поток или сам продукт.

Инактивация растворителем / детергентом (S / D)

Этот процесс имеет много преимуществ перед «традиционными» методами удаления. Этот процесс не денатурирует белки, потому что детергенты влияют только на липиды и производные липидов. Благодаря этому процессу достигается 100% вирусная гибель, а оборудование относительно простое и удобное в использовании. Оборудование, предназначенное для очистки поствирусно-инактивированного материала, необходимо для защиты от загрязнения последующих технологических потоков.

Пастеризация

Кислая инактивация pH

Некоторые вирусы при воздействии низкого pH спонтанно денатурируют. Подобно пастеризации, этот метод инактивации вирусов полезен, если целевой белок более устойчив к низким pH, чем вирусная примесь. Этот метод эффективен против вирусов в оболочке, а обычно используемое оборудование простое и удобное в эксплуатации. Однако этот метод инактивации не так эффективен для вирусов без оболочки, а также требует повышенных температур. Таким образом, чтобы использовать этот метод, целевой белок должен быть устойчивым к низким pH и высоким температурам, что, к сожалению, не относится ко многим биологическим белкам. Инкубация для этого процесса обычно происходит при pH 4 и длится от 6 часов до 21 дня.

Инактивация ультрафиолетом (УФ)

УФ-лучи могут повредить ДНК живых организмов, создав димеры нуклеиновых кислот. Однако повреждения обычно не важны из-за низкого проникновения УФ-излучения через живые ткани. Однако ультрафиолетовые лучи могут использоваться для инактивации вирусов, поскольку частицы вируса малы и ультрафиолетовые лучи могут достигать генетического материала, вызывая димеризацию нуклеиновых кислот. После димеризации ДНК частицы вируса не могут реплицировать свой генетический материал, который препятствует их распространению.

Ультрафиолетовый свет в сочетании с рибофлавином показал свою эффективность в снижении количества патогенов в продуктах переливания крови. Рибофлавин и ультрафиолетовый свет повреждают нуклеиновые кислоты в вирусах, бактериях, паразитах и ​​лейкоцитах доноров, делая их неспособными к репликации и вызывая болезнь.

Исследования пиков

Во многих случаях концентрация вирусов в данном образце чрезвычайно низка. В других процессах экстракции низкие уровни примесей могут быть незначительными, но поскольку вирусы являются инфекционными примесями, даже одной вирусной частицы может быть достаточно, чтобы разрушить всю технологическую цепочку. Именно по этой причине необходимо принять специальные меры для определения подходящего метода удаления или инактивации для любого типа вируса, извлекаемого из любого типа раствора.

Метод

Экспериментально было показано, что увеличение количества вирусов (или уровня активности) в образце в 10 4 или 10 5 раз по сравнению с исходным изменением соотношения удаления / инактивации вируса только на один порядок [ссылка? ]. На основе этих знаний были созданы исследования пиков, в которых количество вирусов (или уровень активации) увеличивалось или «повышалось» в 10 4 или 10 5 раз по сравнению с исходным образцом. Это новое большое число или уровень активности затем пропускается через поток процесса и очищается. Число или уровень активности берется в начале и в конце технологического потока и используется при вычислении коэффициента снижения.

Коэффициент уменьшения

Коэффициент снижения (RF) для этапа удаления или инактивации вируса рассчитывается с использованием следующего уравнения:

_Шаг РЧ = log ₁₀ [(V1 x T1) / (V2 x T2)]

Где: V1 = объем исходного сырья до этапа очистки; T1 = концентрация вируса в добавленном сырье перед этапом очистки; V2 = объем материала после шага очистки; и T2 = концентрация вируса в материале после этапа очистки.

Коэффициент уменьшения, необходимый для определенного технологического потока, зависит от множества различных факторов, некоторые из которых включают:

Приложения

Эта технология широко используется в пищевой и фармацевтической промышленности, но есть и другие области применения вирусной обработки:

Источник

Что значит инактивируется вирус

В промышленное производство вирусных препаратов с нарастающей скоростью вовлекаются все новые и новые вирусные агенты. Подавляющее большинство новых объектов относится к классу так называемых «оболочечных вирусов». Наблюдается тенденция быстрого сокращения периода между открытием очередного возбудителя и организацией лабораторных и промышленных производств инактивированных препаратов.

Требования по безопасности ужесточаются в связи с необходимостью во многих случаях приготовления концентратов вирусных антигенов. Следует отметить, что инактивация должна быть не только эффективной, но и максимально щадящей (селективной). Иными словами, сопутствующие изменения в структуре вирусных частиц и их компонентов должны быть минимальными. Однако механизм инактивирующих воздействий во многих отношениях недостаточно выяснен и их использование зачастую носит эмпирический характер.

Так как вирионы в центре агрегатов, образованных клеточными и сывороточными компонентами, могут быть защищены от инактивации, разрушение и удаление агрегатов различными методами очистки вирусной суспензии является важным этапом перед инактивацией. При изготовлении цельновирионных не-реплицирующихся вакцин используют химические и физические методы инактивации вирусов.

Химические методы инактивации вирусов

Из химических соединений наиболее часто используют два главных типа инактиваторов: ретикулирующие (разрыхляющие) агенты и алкилирующие агенты.
К ретикулирующим агентам относятся альдегиды, в том числе формальдегид, глютаральдегид и глицидальдегид, из которых наиболее часто используют формальдегид. К алкирующим агентам относятся бетапропиолактон, этиленимин и другие азиридины.

Механизм действия инактивирующих агентов, вероятно, заключается в следующем: 1) взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами, они делают невозможной их репликацию; 2) вызывают ретикуляцию белков.

Механизм действия инактивирующих агентов лучше изучен применительно к белкам, чем к нуклеиновым кислотам, хотя в целом остается не полностью выясненным. Инактивация вирусов, кажется, основывается на двойном действии ретикуляции белков, взаимодействующих с клеточными рецепторами, и блокаде репликации нуклеиновых кислот. Необходимая концентрация инактивирующих агентов зависит, главным образом, от относительной концентрации белков и нуклеиновых кислот в инактивируемой среде. Температура и гомогенность инактивируемого субстрата также играют ключевую роль в кинетике инактивации вируса.

Возможность обратимости изменений реактивных групп (аминогруппа лизина, фенольные ядра тирозина) необходимо учитывать, особенно в случае использования формальдегида.
Полнота инактивации вируса должна определяться сразу после изготовления вакцины.

Наиболее общепринятыми инактивирующими агентами являются формальдегид, бета-пропиолактон и этиленимин. Одним из преимуществ бета-пропиолактона, используемого для изготовления вакцины против бешенства, и этиленимина, применяемого в изготовлении вакцины против ящура, является то, что они полностью гидролизуются в течение нескольких часов с образованием нетоксичных продуктов.

Формальдегид инактивирует вирусы благодаря высокой реакционной способности в отношении белков и нуклеиновых кислот. Он вступает в соединение не только с вирусными частицами, но и с многочисленными компонентами среды, в которую его добавляют.

Механизм инактивации вирусов формальдегидом сложен и характеризуется двумя типами реакций. Взаимодействие формальдегида с нуклеиновой кислотой и белками вируса протекает, соответственно, по типу реакции первого и второго порядка. Наиболее существенна для инактивации первая, которая, однако, в значительной мере зависит от второй.

Взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами и белками, формальдегид реагирует в основном с аминогруппами. Присоединение формальдегида к аминогруппам пуринов и пиримидинов уничтожает матричную и информационную активность нуклеиновых кислот.

Формальдегид с большей скоростью взаимодействует с аминогруппами аминокислот и белков с образованием метилольных производных, чем с азотистыми основаниями нуклеиновых кислот. Сложилось представление, что с белками и нуклеиновыми кислотами вирусов формальдегид реагирует в две стадии. Вначале, в результате взаимодействия формальдегида с амино- или иминогруппами, быстро образуются весьма нестабильные метилольные производные, а затем, в результате вторичных реакций — бисметиленовые производные.

Продукты взаимодействия формальдегида с аминокислотами способны вступать в реакцию с нуклеиновыми кислотами значительно быстрее, чем сам формальдегид.

Во второй стадии происходит медленное взаимодействие первичных продуктов реакции с другими группами белков, в результате чего образуются ковалентно связанные димеры полипептидов. При этом уплотняется белковая оболочка и уменьшается ее проницаемость. Вследствие этого снижается скорость инактивации вируса. Под влиянием формальдегида в вирионах клещевого энцефалита образовывались гликопротеиновые димеры и комплекс РНК с белками нуклеокапсида. Последний отличался высокой стабильностью и разрушался только РНКазой. Предполагается, что образование этого комплекса — основной механизм инактивации вируса. Гликопротеин, экстрагированный из инактивированного вируса, обладал нормальной антигенной и иммуногенной активностью.

Следует отметить, что реакция формальдегида с аминогруппами обратима, то есть при удалении избытка реагента или разбавлении раствора активность нуклеиновой кислоты может быть восстановлена. Процесс взаимодействия вируса с формальдегидом зависит от таких факторов, как концентрация реагента, температура, рН среды.

При оптимальных условиях инактивации взаимодействие формальдегида с белками многих вирусов не оказывает значительного влияния на их антигенные свойства. Однако ряд вирусов теряет значительную часть антигенной активности при инактивации формалином. Это особенно касается оболочечных вирусов и, прежде всего, вирусов кори и респираторно-синцитиального (PC) вируса. Например, инактивирован-ная формалином вакцина против PC-вируса вызывала образование антител к белку F, которые не подавляли его инфекционную и симпластообразующую активность. Более того, вакцинация приводила к осложнению течения болезни при последующем ее возникновении. Вероятно, под действием формалина изменяются эпитопы гликопротеина, ответственные за индукцию вируснейтрализующих антител.

Это касается, прежде всего, поверхностного F белка, ответственного за протективный иммунитет. Однако многие из вирусов, которые относительно хорошо переносят инактивацию формалином, оказываются весьма чувствительными к изменениям ее условий. Повышение концентрации формальдегида в десять и более раз по сравнению с оптимальной (0,1%-ной) приводило к морфологическим изменениям поверхностного антигена вируса гепатита В и снижению его активности, а увеличение продолжительности обработки очищенного полиовируса сопровождалось значительным повреждением капсида некоторых вирионов. С целью смягчения повреждающего действия формальдегида на антигенность и иммуногенность вирусов стали применять стабилизирующие вещества. Установлено, например, что добавление арилдона (5,4 М) не влияет на инактивацию аттенуированных и вирулентных штаммов полиовируса формалином (1:4000, 37°С) и, в то же время, способствует сохранению иммуногенности за счет стабилизации D-антигена.

Источник

Национальный Фармацевтический журнал

Войти на сайт

ВАКЦИНЫ ПРОТИВ COVID-19 И АДЪЮВАНТЫ, УЛУЧШАЮЩИЕ ИХ СВОЙСТВА.

Лилия Харисовна Каримова, к. х. н., Директор по развитию бизнеса ООО «Эр Ликид» (бизнес-направление фармацевтика и нутрицевтика SEPPIC)

Новый адъювант для профилактических вакцин компании SEPPIC

Различают несколько основных типов вакцин:

• вакцины на основе цельного (полногеномного) ослабленного вируса;

• инактивированные вакцины на основе полностью нежизнеспособного вируса;

• векторные вакцины;

• генетические вакцины (ДНК и РНК вакцины);

• субъединичные вакцины на основе отдельных компонентов патогена, таких как белки, пептиды или генетический материал (например, белковые или рекомбинантные вакцины). Разработчики из различных стран на основании накопленных знаний и имеющихся у них результатов и методов исследований выбирают для разработки тот тип вакцины, который считают наиболее действенным для обеспечения эффективной защиты людей от вируса SARS-CoV-2 (Рис.1).

На настоящий момент среди вакцин-кандидатов против COVID-19, зарегистрированных в списке ВОЗ, можно найти практически все из вышеназванных типов вакцин. Коротко напомним, что представляет собой каждый из них и чем они отличаются друг от друга.

ВЕКТОРНЫЕ ВАКЦИНЫ
Векторные вакцины – это также вакцины на основе живых вирусов, однако здесь есть небольшой, но очень важный нюанс: это вакцины на основе хорошо изученных и достаточно безобидных для человека вирусов («векторов» или вспомогательных транспортных вирусов) с встроенными в них фрагментами генома «злого вируса» (Рис. 3). В случае векторных вакцин в геном хорошо изученного и, в целом, безобидного вируса, например, аденовируса («вектора»), путём генетических модификаций встраивается небольшой ген – участок генома SARS-CoV-2. При вводе в организм такой векторной вакцины генетически модифицированные вспомогательные вирусы провоцируют такой же сильный иммунный ответ на белки-антигены SARS-CoV-2, как в случае «живой» полногеномной вирусной вакцины.
Преимущество указанных вакцин, по замыслу разработчиков, в той же высокой эффективности, что и у вакцин на основе живых ослабленных вирусов, но в большей управляемости в связи с достаточной изученностью и предсказуемостью «вектора»-носителя. Векторные вакцины начали разрабатываться и изучаться относительно недавно, поэтому к массовому применению вакцин этого типа ученые также подходят с должной и необходимой осторожностью.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВАКЦИНЫ
Еще два перспективных типа вакцин против COVID-19, разрабатываемые мировым сообществом, – вакцины на основе нуклеиновых кислот, а именно, ДНК- и РНК-вакцины. В случае ДНК-вакцины нуклеотидная последовательность, кодирующая антиген SARS-CoV-2, встраивается в вектор – бактериальную плазмиду – небольшую стабильную кольцевую молекулу ДНК, способную к автономной репликации. Сама по себе плазмида не вызывает нужного специфического иммунного ответа, для этого, собственно, в неё и вшивают гены иммуногенных белков. Указанный модифицированный геном направляется в клетку, встраивается в ее ядро и образует вирусный белок (антиген), индуцирующий иммунный ответ.
Согласно замыслу разработчиков, ДНК-вакцины не могут вызвать заражение SARS-Cov-2, однако иммунитет, который они обусловливают, должен оказаться таким же сильным, как в случае «живых» вакцин. Тем не менее, влияние ДНК-вакцин на живые организмы изучено еще в меньшей степени, чем влияние векторных вакцин, поэтому вряд ли в ближайшее время ДНК-вакцины будут допущены к массовому применению на людях.
Также несколькими производителями вакцин в мире разрабатываются вакцины против COVID-19 на основе РНК. Это вакцины, которые содержат вирусную молекулу – матричную РНК (сокращенно мРНК). Как и в случае с ДНК-вакцинами, вирусная молекула представляет собой некий шаблон, с которого организмом напрямую считывается формула вирусного белка. Но в отличие от ДНК-вакцин, в этом случае мРНК не встраивается в клеточный геном. Липидные наночастицы с мРНК вводятся при вакцинации в организм, проникают через мембрану клетки-мишени внутрь нее и становятся шаблоном для синтеза вирусных белков-антигенов. Собственные клетки организма начинают синтезировать вирусные белки, вызывая иммунный ответ организма (Рис. 5).

В случае применения РНК-вакцины получается двойной иммунный ответ: с одной стороны, выработку антител вызывают вирусные белки, с другой стороны, сами липидные частицы с мРНК могут стимулировать иммунный ответ, так как «похожи на вирус» и воспринимаются организмом соответственно. Разработчики предполагают, что при вакцинации РНК-вакцинами из-за их «двойного действия» в организме быстро возникнет сильный и стойкий иммунитет.
В случае генетических вакцин преимуществом является их относительно быстрое и экономически выгодное производство: небольшую молекулу мРНК можно довольно быстро воссоздать, наработка нужного антигена обойдется недорого. Это делает вакцину доступной широким массам. Тем не менее иммунологи очень осторожно относятся к РНК-вакцинам, так как из-за малого периода их изучения никто не знает наверняка, как именно мРНК будет вести себя в живом, особенно в репродуктивном, организме.

СУБЪЕДИНИЧНЫЕ ВАКЦИНЫ
Одним из самых безопасных типов вакцин в настоящее время считаются субъединичные вакцины, то есть вакцины на основе белков или фрагментов вируса (Рис. 6), не имеющих в своем составе ни ДНК, ни РНК как, например, белковые вакцины.
Попадая в организм при вакцинации, смесь фрагментов вирусных белков-антигенов также способна вызывать иммунный ответ. При этом такая вакцина абсолютно безопасна, здесь невозможны мутации вируса, поэтому вызвать у человека заболевание COVID-19 такая вакцина не может. Недостатком субъединичных вакцин является довольно длительный и сложный процесс наработки и очистки – получить достаточное для вакцинации очищенное количество вирусного белка не так легко. Кроме того, в чистом виде белковые вакцины не вызывают сильный иммунный ответ, поэтому недостаточно эффективны. В связи с этим при разработке белковых вакцин очень важно:
а) усилить иммунный ответ, вводя в состав белковых вакцин соединения, усиливающие их эффективность (эти вещества называют адъюванты),
б) увеличить количество нарабатываемой вакцины также за счет добавления к наработанному вирусному белку существенного количества того же адъюванта.

ИНАКТИВИРОВАННЫЕ ВАКЦИНЫ
Наконец, мы подошли к еще одному безопасному и перспективному типу вакцин – инактивированным вакцинам. Здесь так же, как и в случае «живых» вакцин на основе ослабленного вируса используется цельный геном SARS-Cov-2, но в случае инактивированных вакцин вирус полностью деактивирован либо высокой температурой, либо дезинфицирующими составами, либо определенным видом излучения, что делает его совершенно нежизнеспособным. Этот инактивированный вирус никогда не сможет инфицировать клетку. Тем не менее по структуре «неживой» инактивированный вирус остается полным аналогом «живого» вируса и поэтому вызывает в организме иммунный ответ. Проблема в том, что в чистом виде инактивированные вирусы индуцируют существенно более низкий иммунный ответ, нежели живые, пусть даже и ослабленные вирусы. В связи с этим в составах инактивированных вакцин так же, как и в случае субъединичных вакцин используют адъюванты – вещества, которые значительно усиливают иммунный ответ, делая эти вакцины схожими по эффективности с живыми.
Основываясь на вышесказанном, мы склоняемся к выводу, что наиболее безопасными для человека являются субъединичные и инактивированные вакцины. Для повышения эффективности указанных безопасных вакцин до уровня более иммуногенных «живых», векторных или генетических вакцин необходимо применение в их составах современных адъювантов. Что же такое адъюванты и какова их роль в вакцинах?

АДЪЮВАНТЫ – КЛЮЧЕВАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЭФФЕКТИВНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ ВАКЦИН

Адъювант (от лат. adjuvans – «помогающий, поддерживающий») – соединение или комплекс веществ, используемых для усиления иммунного ответа при введении одновременно с антигеном.
Адъюванты на протяжении десятилетий применяются для улучшения иммунного ответа на вакцинные антигены. Включение адъювантов в состав вакцин направлено на усиление, ускорение и продление специфического иммунного ответа до желаемого уровня. Таким образом, адъюванты играют ключевую роль в получении эффективного и длительного иммунитета.
Использование адъювантов в вакцинах позволяет:
• Усилить краткосрочный иммунный ответ;
• Увеличить продолжительность иммунитета, то есть сократить частоту требуемых бустерных иммунизаций;
• Направить иммунный ответ (гуморальный или клеточный иммунитет);
• Уменьшить антигенную нагрузку при сохранении эффективности вакцины;
• Улучшить иммунный ответ у ослабленных или иммунокомпроментированных вакцинируемых лиц;
• Снизить себестоимость вакцины;
• Повысить стабильность вакцины.
Интерес к адъювантам для вакцин резко возрос в 2000-е годы. Ведущие фармацевтические компании-производители путем применения адъювантов разработали более эффективные и безопасные вакцины против гриппа.
В последние годы появляется все больше и больше новых вакцин-кандидатов как для профилактики инфекционных заболеваний, так и для терапии самых тяжелых заболеваний человечества. В связи с низкой иммуногенностью таких вакцин во многих случаях требуется введение в их состав адъювантов. Новые достижения в области аналитической биохимии, очистке макромолекул, технологии рекомбинантной ДНК, улучшенное понимание иммунологических механизмов и патогенеза заболевания позволили улучшить техническую основу разработки и применения адъювантов.
В настоящее время известно довольно много эффективных адъювантов, которые классифицируются по природе происхождения, механизму действия и физическим или химическим свойствам.
Так, в современных вакцинах широко применяются гели гидроксида алюминия, фосфаты алюминия или кальция, препараты на основе масляных эмульсий и ПАВ, дисперсные адъюванты, например, виросомы, структурные комплексы сапонинов и липидов и многие другие типы адъювантов.
Как уже упоминалось выше, наиболее эффективно и поэтому чаще всего адъюванты используются в следующих категориях вакцин:
• вакцины на основе белков (рекомбинантные субъединичные);
• инактивированные;
• векторные вакцины (для уменьшения дозы).
Для каждой вакцины адъювант подбирается таким образом, чтобы получить оптимальное соотношение эффективности указанной вакцины (получение сильного и продолжительного иммунного ответа) и ее безопасности для человека (минимальная реактогенность и отсутствие побочных эффектов).
К сожалению, немаловажным аспектом уже зарегистрированных в настоящее время адъювантов является их недоступность широкому кругу разработчиков. Практически все имеющиеся на настоящий момент современные адъюванты, применяемые в профилактических вакцинах, за исключением соединений алюминия, являются собственностью крупнейших фармацевтических компаний (см. табл. 2). В первую очередь, к ним относятся адъюванты для приготовления эмульсионных вакцин. Эти адъюванты на настоящий момент считаются наиболее перспективными в профилактических вакцинах, но остаются при этом и наименее доступными, так как были специально разработаны крупными биофармацевтическими компаниями исключительно для вакцин собственного производства.
Эти недоступные широкому кругу разработчиков адъюванты ведущих фармацевтических компаний отлично зарекомендовали себя в составах готовых вакцин указанных производителей. К примеру, эмульсионные адъюванты масло-в-воде MF59, AS03 и AF03 продемонстрировали высокую эффективность в вакцинах против гриппа. Сегодня вакцинами на их основе провакцинировано >120 миллионов человек, их профиль безопасности и иммуногенности тщательно и глубоко изучен и подтвержден на значительном количестве клинических испытаний (см. табл. 3).

НОВЫЙ ЭФФЕКТИВНЫЙ И БЕЗОПАСНЫЙ АДЪЮВАНТ GMP КАЧЕСТВА ДЛЯ ШИРОКОГО КРУГА РАЗРАБОТЧИКОВ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ВАКЦИН

Франсуа Бертран, руководитель направления разработки и производства адъювантов компании Seppic, в своем выступлении по поводу выпуска адъюванта SEPIVAC TM SWE на мировой рынок сказал: «Указанная разработка иллюстрирует наше общее стремление привнести готовый эффективный и общедоступный адъювант в мировое сообщество разработчиков вакцин. Мы твердо верим, что SEPIVAC TM SWE ускорит разработку новых профилактических вакцин для людей и будет способствовать более здоровому будущему человечества во всем мире».

Источник