Вирусни ваксини, базирани на клетъчни култури – Ефективно разбиване на клетките чрез ултразвукова обработка

Често задавани въпроси относно ултразвуковото разбиване на клетки при производството на вирусни ваксини

Какво представлява ултразвуковото разбиване на клетките?

Ултразвуковото разрушаване на клетките използва ултразвук с висока интензивност, обикновено в диапазона от 20 до 30 kHz, за да разкъса клетъчните мембрани и да освободи вътреклетъчния материал. Мощните ултразвукови вълни създават кавитационни мехурчета в течността. Когато тези мехурчета се срутват, те генерират интензивни локални срязващи сили и микротечения, които механично разрушават клетките и улесняват масообмена между вътрешността на клетката и околната среда. При производството на ваксини този метод се използва за лизиране на заразени с вируси клетъчни култури и за освобождаване на вътреклетъчни и свързани с мембраната вирусни частици в крайния продукт.

Защо да се използва ултразвукова обработка вместо химична или ензимна лиза за извличане на вируси?

Ултразвуковата обработка действа чрез чисто механични сили. Не се изискват детергенти, лизозим, протеиназа К или други реагенти за лизис, които биха могли да променят лизата, да попречат на последващото пречистване или да се наложи да бъдат отстранени преди по-нататъшна обработка. Химичните реагенти обикновено изискват отнемаща време многоетапна подготовка, за да се предотврати инхибирането на последващите анализи и други етапи след обработката. Ензимното разграждане изисква дълги времена на инкубация и често дава невъзпроизводими резултати. Ултразвуковата лиза също обединява етапите на ресуспендиране, разрушаване и екстракция в една непрекъсната операция. Когато вашият процес изисква етап, подпомаган от детергент или ензим, ултразвуковата обработка го усилва, вместо да го замества: кавитацията отслабва мембраните и подобрява равномерното излагане на всички клетки на реагента.

Как се сравнява ултразвуковата обработка с методите за механична хомогенизация?

Ултразвуковите апарати от тип „сонда“ пренасят ултразвуковата енергия директно и ефективно, тъй като сонотродът е в пряк контакт с пробата. Методите за хомогенизация с механично задвижване често водят до по-ниска ефективност на преноса на енергия. При ултразвуковата обработка не са необходими консумативи като смилащи топчета или въртящи се уплътнения в потока на продукта, нито дюзи или камери, които могат да се запушат с вискозна клетъчна маса, и не се наблюдава кръстосано замърсяване между партидите.

Може ли ултразвуковото третиране да увреди вируса или антигена?

Това е ключовата задача за оптимизация и тя е контролируема. Чрез регулиране на параметрите на ултразвуковата обработка ефектите от ултразвуковата обработка могат да се контролират прецизно: ниската амплитуда и кратката продължителност на ултразвуковата обработка имат много леки ефекти, докато високите амплитуди, повишеното налягане и по-дългата продължителност на ултразвуковата обработка водят до интензивна обработка. Тъй като интензивността може да се настрои точно според биологичната проба, се избягват прекомерната обработка, разграждането и загубата на добив. На практика амплитудата, времето на престой и броят на циклите се настройват на минималните стойности, които постигат целевата степен на разграждане, при непрекъснато следене на температурата и охлаждане.

Намалява ли ултразвуковото третиране вискозитета на реколтата?

Да. Плътните култури с висока клетъчна плътност са вискозни и трудни за изпомпване поради освободената, нефрагментирана ДНК на клетката-гостоприемник. Ултразвуковата обработка разрязва и фрагментира ДНК и РНК, като същевременно разтваря клетъчната маса и разгражда агрегатите от клетъчни остатъци. Резултатът е хомогенна, подходяща за изпомпване суспензия, която улеснява по-ефективно процесите на избистряне, центрофугиране и хроматография. Фрагментирането на ДНК и РНК чрез контролирана ултразвукова обработка е добре утвърдено лабораторно приложение на същата технология.

Мога ли да изпълня процеса в непрекъснат режим „inline“?

Да. Устройствата за ултразвукова обработка на Hielscher са проектирани за непрекъсната работа 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата в промишлени условия и могат да бъдат конфигурирани с проточни клетки и реактори за непрекъсната ултразвукова обработка в производствения поток, рециркулационни контури или интегриране в производствени модули и технологични линии. Възможни са както еднопроходна, така и многопроходна работа.

Как да премина от лабораторни условия към производство?

Линейно, въз основа на измеримия енергиен приток. Всички резултати от ултразвуковата обработка, получени с ултразвуков хомогенизатор на Hielscher, могат да бъдат линейно мащабирани до по-високи производителности в промишленото производство; параметрите на ултразвуковата обработка, разработени с настолен ултразвуков апарат, могат да бъдат прехвърлени директно към по-големи системи на Hielscher. Критерият за мащабиране е специфичният енергиен приток на единица обем, заедно с амплитудата, времето на престой и температурата. Консултациите по технологични процеси на Hielscher включват препоръки за оптимизация на параметрите (амплитуда, специфична енергия E/V, време на престой, температура и контрол на налягането), свързани с измеримия енергиен приток.

Подходящо ли е ултразвуковото разбиване на клетки за производство в чисти помещения и съгласно стандартите за добра производствена практика (GMP)?

Ултразвуковите апарати на Hielscher могат лесно да се инсталират в лаборатории с чисти помещения и производствени съоръжения. Корпусите са изработени от антибактериална пластмаса или неръждаема стомана. Всички части, които влизат в контакт с течността, като сонотроди и проточни клетки, са изработени от титан или неръждаема стомана и могат да се стерилизират в автоклав. Предлагат се специални реактори с проточни клетки, отговарящи на най-високите изисквания за CIP (почистване на място) и SIP (стерилизация на място). Преобразувателят от индустриалната серия UIP е със степен на защита IP64 и може да се монтира в изискващи условия, докато генераторът се поставя на отдалечено място. Тъй като соникаторите на Hielscher преобразуват електрическата енергия в механични колебания с много висока ефективност – приблизително 80–90% от електрическата мрежа до течността, преобразувателят може да бъде вграден в затворени корпуси без вентилационни решетки и не се налага принудително охлаждане, като например със сгъстен въздух или вода. Това също така означава, че никаква охлаждаща среда не влиза в контакт с процеса. Автоматичната документация на процеса подпомага проследимостта и възпроизводимостта при регулираното производство.

Може ли ултразвуковото третиране да инактивира вируса и при инактивираната ваксина?

Да. Мощният ултразвук намира приложение при инактивирането на патогени като бактерии и вируси. При подходяща доза и интензивност на ултразвуковото въздействие клетките и микробите могат да бъдат обработени в съответствие с целта на процеса, така че една и съща платформа служи както за лизис с цел извличане, така и за инактивиране. Комбинацията от ултразвукова обработка и топлина, известна като термо-ултразвукова обработка, осигурява по-бърза стерилизация при значително намалена топлинна интензивност и продължителност, което е от полза за запазването на термочувствителни съединения като протеини и антигени. Ултразвуковата инактивация обикновено се използва в комбинация с утвърдени химични методи за инактивация, като пълната кинетика на инактивацията трябва да бъде валидирана за всеки конкретен вирус.

Може ли същата система да се използва за етапите на формулиране след прибирането на реколтата?

Да. Същата платформа осигурява диспергирането на антигени в суспензии, полимери или липозомни капсули, деагломерацията и равномерното разпределение на антигени и адюванти на алуминиева основа, като Alhydrogel™, формулирането на ваксини в липозоми и твърди липидни наночастици с прецизен контрол върху размера на носителя, както и етапа на дегазиране преди пълненето във флакони или спринцовки.