サル痘ウイルスにおける超音波の応用

超音波処理は、分析用サンプルからのサル痘ウイルス（MPXV）の分離、ウイルスDNAの断片化、およびサル痘ワクチンの製造において重要な処理方法です。診断および分析（PCR、ELISAなど）の前に行うサンプル調製では、細胞内部からサル痘ウイルスを放出させるための細胞溶解、および／またはDNAの断片化に超音波処理が用いられます。ワクチン製造では、ウイルス粒子／DNAの調製から、薬物担体への封入、接種液の製剤化まで幅広く応用されています。
以下では、超音波によるサル痘ウイルスのサンプル調製と、超音波を利用したMPXVワクチン製造について詳しく説明します。

このページの内容：

• サル痘ウイルスの抽出のための超音波溶解
• サル痘ウイルスDNAの超音波断片化
• MPXVワクチン製造における超音波の応用

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）前の超音波溶解とDNA断片化

サル痘ウイルス感染は、リアルタイムまたは従来型のポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を用いてウイルスDNAの固有配列を検出する核酸増幅検査（NAAT）によって検出されます。サンプル（例えば、鼻咽頭スワブや皮膚生検から得られたもの）には、細胞内にウイルスが含まれています。
分析のためには、細胞からウイルスを放出させ、PCRのためにウイルスDNAを断片化する必要があります。

超音波溶解：

超音波による細胞破砕／溶解は、細胞サンプルからウイルスを分離するための信頼性が高く効率的な方法です。そのため、細胞溶解とDNAの放出を実現するために代わりに使用されるリゾチーム、プロテイナーゼK、各種界面活性剤などの化学薬剤よりも望ましい手法です。
しかし、このような化学試薬を使用する場合、PCR反応の阻害を防ぐために、PCR分析前に複数の工程からなる時間のかかるサンプル調製が必要です。PCR阻害物質は増幅効率に影響を及ぼすため、除去されずに残った阻害物質の量のわずかな違いが、PCR産物の増幅に大きな違いをもたらす可能性があります（Diaco, 1995）。
溶解に超音波処理を用いる利点は、溶解試薬や時間のかかるサンプル調製を必要とせずに、細胞構造の完全な破砕とDNAの放出が得られることが望ましいという点です。（cf. Fykse et al., 2003）

超音波によるDNA断片化：

超音波によるDNA断片化は、長さ（塩基対、bp）を調整可能なDNA断片を生成するため、簡便で信頼性の高い方法です。超音波を使用することで、DNAを目標の長さに効率的に断片化できます。超音波パラメーターの精密な制御と高度な冷却オプションにより、DNAの分解を防ぎます。
超音波によるDNA断片化について詳しくお読みください！

サル痘ウイルスワクチンにおける超音波の応用

サル痘ウイルスに対して使用されているワクチンは、現在、生ウイルスワクチンです。新たに開発されるワクチンでは、DNAベースの…など、他のプラットフォームが使用される可能性があります。現在、弱毒化された非増殖性のオルソポックスウイルスである改変Vaccinia Ankaraウイルスを含んでいます。また、Tris（トリスアミノメタン）と塩化ナトリウムも含んでいます。このワクチンには、ワクチンウイルスの増殖に使用される鶏胚線維芽細胞由来の少量のDNAおよびタンパク質、ベンゾナーゼ、ならびにゲンタマイシンやシプロフロキサシンなどの抗生物質化合物も含まれている可能性があります。

超音波ホモジナイゼーションは、弱毒生ウイルスワクチン、DNAワクチン、多価DNAカクテル、mRNAワクチン、組換えタンパク質ワクチン、ウイルス様粒子ワクチンなどの製造に使用されています。

ワクチン製造の改善に向けた超音波の応用について、さらに詳しい情報をご覧いただけます！

サル痘ウイルスを超音波で分離するためのプロトコル

Stittelaar（2005）の研究チームは、増殖宿主細胞の培養物、および感染した霊長類の咽頭スワブから得られた細胞からサル痘ウイルスを放出させるために、超音波溶解を使用しました。

サル痘ワクチンの調製：

サル痘ウイルスは、特定病原体不在の鶏胚線維芽細胞で増殖させました。1–2日間の培養後、ウイルス・細胞懸濁液を一回の凍結融解により回収し、その後、遠心分離によって濃縮しました。ペレットを再懸濁し、超音波ホモジナイゼーションを数回行いました。

ワクチン接種済みのマカクからのサル痘ウイルスの分離：

サンプルを三回凍結融解し、超音波CupHornで超音波処理しました。1%のウシ胎児血清を添加した輸送培地で調製した二種類の希釈液（1:10および1:100）を用いて、六ウェルプレートのVero細胞単層に接種しました。37°Cで1 h培養した後、接種液を除去し、1%のウシ胎児血清を添加した培養培地に置き換えました。単層細胞を37°Cで5日間培養し、クリスタルバイオレット溶液で染色しました。
（cf. Stittelaar et al., 2005）

ウイルス分析およびワクチン製造用の超音波処理装置

Hielscher Ultrasonicsの幅広い製品ラインアップは、研究・分析ラボから産業規模のワクチン製造まで、最適な超音波処理装置を提供します。
Hielscher Ultrasonicsは、研究・分析ラボでの使用、および産業規模のワクチン製造への導入を目的とした高性能超音波処理装置と超音波バイオリアクターの設計、製造、販売を専門としています（例： ワクチン, 医薬品有効成分).
超音波処理は、開放容器、密閉型連続撹拌反応器、および連続フロー式反応器に適用できます。超音波システムのうち液体媒体と接触するすべての部品は、ステンレス鋼、チタン、またはガラスで製造されています。オートクレーブ滅菌可能な部品とサニタリー継手により、以下の条件下での生産が保証されます： 医薬品グレードの条件。
自動データ記録： インテリジェントソフトウェアは、超音波処理プロセスのパラメーターを内蔵SDメモリーカードに自動的に記録します。すべてのプロセスパラメーターの精密な制御により、 再現性, 生産の標準化が確保され、医薬品の安全基準への適合が容易になります。
Hielscher Ultrasonicsの超音波プロセッサーは信頼性が非常に高く、精密に制御できます。すべての産業用超音波処理装置は、低い振幅から非常に高い振幅までの全範囲を出力するように調整できます。Hielscherの超音波システムの堅牢性により、高負荷かつ厳しい環境下での24/7運転が可能です。

以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力の目安を示しています：