Инактивация вирусов: обеспечение безопасности биофармацевтических препаратов

Введение: Почему так важна инактивация вирусов?

Вы когда-нибудь хотели узнать, какие процессы проходят вакцины, спасающие жизни терапевтические средства, чтобы стать достаточно безопасными для инъекций в наши тела? Одним из них является вирусная инактивация, посредством которой можно убедиться, что в биофармацевтических продуктах нет вирусов. Несмотря на то, что это может звучать как сложная последовательность слов, это процесс, который имеет решающее значение для создания вакцин, продуктов, полученных из плазмы, и рекомбинантных белков.

Многие препараты производства 21-го века происходят из клеток млекопитающих, бактерий или дрожжей, что делает клеточную культуру первостепенной для фармацевтического бизнеса. Таким образом, следует отметить, что такие клетки могут содержать вирусы. Если они не содержат такого загрязнения, они могут привести к серьезным инфекциям. Вот где вирусная инактивация появляется, поскольку это наука, которая «отгораживает» пациентов от вирусных заболеваний.

В данной статье обсуждается значение этого процесса, его виды, методы и то, на каком основании он является важной основой безопасности лекарственных средств.

Что такое вирусная инактивация?

Его можно описать как процесс превращения вирусных частиц в биологическом продукте в неинфекционные, при этом физически присутствующие в продукте. Фильтрация и разделение отличаются от инактивации, поскольку последняя подразумевает превращение вирусов в неактивные и неспособные размножаться или причинять вред.

Это отличается от процесса дезинфекции или стерилизации. В то время как другие методы потребуют уничтожения всех форм жизни, вирусная инактивация только дезактивирует вирусы, сохраняя тем самым качество продукта, например, плазмы или моноклональных антител.

Где используется вирусная инактивация?

Он активно используется в:

• Такие продукты, полученные из плазмы, как факторы свертывания крови
• Производство моноклональных антител
• Терапия рекомбинантными белками
• Разработка вакцины
• Рабочие процессы клеточной терапии и генной терапии

В разных регионах существуют свои меры контроля рисков и регулирования, но цель во всем мире неизменна: искоренить вирус и защитить продукт.

Как работает вирусная инактивация?

Универсального метода не существует. Стратегия зависит от:

• Факт наличия или отсутствия оболочки у вируса
• Природа биофармацевтического продукта
• Приемлемое время экспозиции
• Термическая и pH-стабильность конечного продукта

Инактивирующие агенты нарушают структуру вируса, повреждая его таким образом, что он не может атаковать клетки хозяина, взаимодействуя с его оболочкой, белками или нуклеиновой кислотой (РНК или ДНК).

Типы целевых вирусов

Знание различных вирусов помогает понять трудности их инактивации.

1. Оболочечные вирусы

Эти вирусы имеют внешний липидный слой, менее устойчивы и относительно легко инактивируются. Примеры:

• ВИЧ
• Гепатит В и С
• Грипп

2. Безоболочечные вирусы

У некоторых отсутствует липидный слой, и поэтому с ними еще сложнее работать. Примеры:

• парвовирус
• Гепатит А
• Норовирус

В результате этого структурного различия в одном биопроцессе используются множественные стратегии инактивации.

Методы инактивации вирусов в биофармацевтике

1. Обработка растворителем/моющим средством (S/D)

Это наиболее широко используемый метод инактивации оболочечных вирусов; это также наиболее часто применяемая процедура из пяти методов инактивации вирусов. Принцип ее работы заключается в том, что она ингибирует вирусную липидную оболочку следующим образом:

• Растворитель: Три-н-бутилфосфат (ТНБФ)
• Моющие средства: Тритон Х-100 или Полисорбат 80

Преимущества:

• Стремительный
• Высокоэффективен против оболочечных вирусов
• Минимальная деградация продукта

Ограничения:

• Не эффективен против безоболочечных вирусов

2. Обработка при низком уровне pH

Раствор белка поддерживают при кислом pH 3,5–4,0 в течение нескольких часов в зависимости от размера образца белка.

• Используется в: Очистка антител IgG

Плюсы:

• Подходит для оболочечных вирусов
• Не требуется едких химикатов.

Минусы:

• Зависит от белков, устойчивых к низкому pH.

3. Термическая обработка (пастеризация)

На этапе стабилизации его нагревают при температуре 60°C в течение 10 часов.

• Приложение: Плазменные продукты

Это не кипение, а томление на медленном огне, чтобы сохранить белки целыми; их нужно нагревать осторожно, чтобы не потерять свою форму и текстуру.

4. УФ-С облучение

УФ-излучение мутагенно для вирусов, поэтому влияет на их нуклеиновые кислоты. Часто используется в:

• Препараты крови
• Производство вакцин

Выгода: Химикаты не нужны

Ограничение: Ограниченная проникающая способность, поэтому не подходит для непрозрачных или плотных растворов.

5. Осаждение каприловой кислоты

Применяется при фракционировании плазмы, в частности, при приготовлении альбумина. Это устраняет вирусы и вызывает осаждение твердых веществ, которые являются примесями в растворе.

6. Гамма-облучение

Проникающее ионизирующее излучение эффективно против обоих типов вирусов. Они в основном применимы для стерилизации конечных контейнеров и оборудования.

Инактивация против удаления: двусторонний подход

Многие процессы в производстве уничтожают вирус как путем инактивации, так и путем удаления. Например:

• Дезинфекция нейтрализует возможности таких вирусов с помощью химических веществ и тепла.
• С другой стороны, удаление подразумевает использование фильтров или хроматографии для механического удаления вирусов, присутствующих в продукте.

Эти два метода представляют собой эффективное сочетание в подходе к очистке от вирусов.

Как это проверяется?

Важно отметить, что регулирующие органы, такие как FDA или EMA, требуют проведения исследований по проверке вирусной чистоты. Они включают:

• О добавлении в продукт модельных вирусов
• Выполнение полного процесса
• Это гораздо сложнее, поскольку ожидаемое количество обрабатываемых бревен обычно составляет от 4 до 6.

Все эти исследования полезны для того, чтобы показать, что вирусная инактивация процесс последователен и воспроизводим.

Пример из реальной жизни: производство рекомбинантного белка

Предположим, вам поручили создать моноклональное антитело из клеток CHO (яичников китайского хомячка). Именно по этой причине всегда существует теоретическая возможность вирусного заражения от:

• Сырье (например, сыворотка или ферменты)
• Нестабильность клеточной линии
• Перекрестное загрязнение на объекте

Вот некоторые стратегии, которые можно считать традиционными стратегиями очистки от вирусов:

• Инактивация при низком pH
• Хроматография с белком А (удаление)
• Нанофильтрация (удаление)
• Тестирование и валидация вирусных пиков

Каждый из них направлен либо на инактивацию, либо на устранение вирусной опасности.

Разве невозможно заблокировать все вирусы?

Это справедливый вопрос. Тем не менее, несмотря на то, что нанофильтрация может фильтровать частицы размером не более 20 нм, безоболочечные вирусы все равно могут пройти. С другой стороны, фильтр может засориться, деградировать или выйти из строя. Таким образом, это области, где инактивация полезна, поскольку они решают то, что фильтрация может не идентифицировать.

Кроме того, некоторые процессы не могут быть отфильтрованы, например, процессы, связанные с вязкими растворами или растворами, содержимое которых непрозрачно. Следовательно, более целесообразно использовать химический или термический процесс инактивации.

Влияние на разработку вакцин

Что касается убитых вакцин, процесс инактивации является частью вакцинного продукта.

Вот несколько примеров:

• Инактивированная вакцина против полиомиелита (ИПВ)
• Вакцина от бешенства
• Вакцина против гепатита А

В данном случае инактивация должна сохранить антигенность и полностью исключить любой риск выживания инфекционного вируса в процессе приготовления.

Проблемы инактивации вирусов

Несмотря на это, производители сталкиваются с различными проблемами при использовании инструментов:

1. Стабильность продукта

Некоторые белки не могут выживать при нагревании или в разбавленной соляной кислоте. Инактивация должна быть выполнена таким образом, чтобы структура белка не пострадала.

2. Устойчивость к вирусам

Неинкапсулированные вирусы, такие как парвовирус B19, очень стабильны и с ними трудно бороться, что может нанести вред продукту.

3. Масштабируемость

Существуют проблемы, связанные с масштабированием лабораторных процедур до уровня промышленности.

4. Давление со стороны регулирующих органов

Каждый шаг должен быть одобрен, зафиксирован и повторно одобрен в случае каких-либо изменений в процессе.

Будущие направления и инновации

Также было отмечено, что современные методы инактивации вирусов уже не те.

• Фотохимическая инактивация: Включает использование света и фотосенсибилизатора/метиленового синего для устранения нуклеиновых кислот.
• Моющие средства нового поколения: Менее токсичные, более экологичные химикаты
• Моделирование на основе искусственного интеллекта: Прогнозирование эффективности очистки от вирусов до физического тестирования

Они направлены на повышение эффективности, результативности и соответствия процессов.

Заключение

На самом деле, вирусная инактивация это больше, чем просто идея повышения безопасности, а фундаментальная концепция производства фармацевтических препаратов. Она защитила жизни миллионов людей с помощью вакцин, таких как вакцины против гриппа и COVID-19, и даже с помощью моноклональных антител. Хотя процесс происходит скрыто, он играет роль проверки того, что вы помещаете в свои системы, не является ли это опасным способами, которые не сразу очевидны.

Таким образом, биофармацевтическая промышленность знает, что поставлено на карту для ее продукции, и стремится совершенствовать методы инактивации вирусов, чтобы не стать жертвой невидимых врагов, которые могут поставить под угрозу наши передовые методы лечения.

Are you in search of the latest methods of virus elimination in the treatment of bioprocessing equipment? To learn more about high-performance solutions to address modern GMP needs of the industries, please visit БайЛун Био.