Odaberite jezik: Hrvatski English

Optimizacija procesa proizvodnje virusnih cjepiva ili virusnih vektora

Virusne čestice se u medicini koriste za sprečavanje pojave bolesti kao cjepiva ili za liječenje bolesti genskom terapijom. Virusna cjepiva mogu se sastojati od infektivnih virusnih čestica, koje se mogu umnažati u ciljanom organizmu (tzv. živa atenuirana cjepiva poput cjepiva protiv ospica, mumpsa, rubele, dječje paralize). Nadalje mogu biti sastavljena od cijelih, ali neinfektivnih virusnih čestica (npr. cjepivo protiv gripe), ili samo od izdvojenih virusnih proteina (poput cjepiva protiv hepatitisa B), a koji mogu biti organizirani u multiproteinske komplekse slične virusima bez genskog materijala (engl. virus-like particles, poput cjepiva protiv virusa humanog papiloma). Sve tri vrste potiču razvoj zaštitnog odgovora imunološkog sustava čovjeka, a ne uzrokuju bolest. Genska terapija uključuje prijenos genskog materijala do stanica kako bi se ostvario terapijski učinak. Za unos genskog materijala potrebnog za liječenje koriste se virusni vektori poput adenovirusa, retrovirusa (npr. lentivirusa), adeno-srodnog virusa, herpes simplex virusa i Vaccinia virusa.

Virusne čestice potrebne za izradu cjepiva i genskih vektora se proizvode (umnažaju) na staničnim supstratima u kulturi stanica (in vitro) ili u pilećim embrijima (in vivo). Taj prvi dio proizvodnog procesa u kojem se virusi zapravo stvaraju naziva se uzvodni dio procesa (engl. upstream processing). Jednom uzgojeni virus potom je potrebno pročistiti od mogućih nečistoća iz hranjivog medija (poput goveđeg serumskog albumina) ili dijelova stanica domaćina (poput staničnih proteina i DNA) na kojima se virusne čestice umnažaju. Također, moguće je onečišćenje elementima koji potječu od samih virusnih čestica poput slobodnih virusnih proteina, praznih kapsida ili agregata virusnih čestica. Pročišćavanje virusnih čestica nakon umnažanja na staničnom supstratu naziva se nizvodni dio procesa (engl. downstream processing). Cilj nizvodnog procesiranja je finalni proizvod visoke učinkovitosti i neškodljivosti koji odgovara visokim zahtjevima regulatornih agencija.

Pronalazak optimalnih proizvodnih uvjeta povoljnih za umnažanje pojedinih virusa, te potom metodologije njegovog pročišćavanja koja neće narušavati infektivnost virusa i pri kojoj se količina virusa neće drastično gubiti predstavlja zasebni znanstvenih interes.

Nizvodno pročišćavanje virusa čini 70 % svih proizvodnih troškova virusnih cjepiva ili virusnih vektora za gensku terapiju, i danas predstavlja usko grlo ovih proizvodnih procesa. Taj dio proizvodnog procesa sastoji se od niza koraka koji uključuje centrifugiranja (proces razdvajanja čestica na temelju veličine, oblika, volumena i gustoće pri određenoj centrifugalnoj sili), različitih vrsta filtracija (protiskivanja virusne suspenzije kroz porozne membrane veličine pora odabranih tako da određene čestice prolaze, a dio se zadržava), te naposljetku kromatografskih koraka (apliciranje virusne suspenzije pod tlakom kroz tzv. kromatografske nosače, koji selektivno zadržavaju neke čestice ili molekule, a druge propuštaju, bazirano na različitim svojstvima koje molekule koje se razdvajaju posjeduju, a to su npr. veličina, naboj, hidrofobnost i slično), a koje u novije doba uzima sve više maha uslijed tehnološkog razvoja kromatografskih medija. Ovisno o svojstvu molekula koje koristimo kao osnovu za njihovo razdvajanje, kromatografski postupci najčešće korišteni u pročišćavanju virusa su kromatografija ionske izmjene, kromatografija hidrofobnih interakcija, afinitetna kromatografija i gel filtracija.

Virusi su vrlo osjetljivi, lako gube svoju infektivnost, i stoga je potrebno optimirati postupke nizvodnog procesiranja kako bi se ostvarila što veća iskorištenja. Obzirom da su biokemijska i biofizikalna svojstva specifična za svaki pojedini virus, a ona određuju proces pročišćavanja – potrebno je stoga taj proces optimirati za svaki pojedini virus. Također, vrlo je važno dubinski poznavati cjelokupni proces pročišćavanja virusa kako bi se znale kritične točke utjecaja na kvalitetu konačnog proizvoda. U svrhu upoznavanja procesa koriste se pristupi dizajna eksperimenata (engl. Design of Experiments) koji daju informacije o utjecaju pojedinih parametara na proces te njihovim mogućim međusobnim utjecajima. Takav pristup je dio koncepta engl. Quality by Design koji osigurava kvalitetu proizvoda.

Izvori:
Roldao i sur. Virus-like particles in vaccine development. Expert Rev. Vaccines 9 (2010) 1149-1176.
Wolff & Reichl. Downstream processing of cell culture derived virus particles. Expert Rev. Vaccines 10 (2011) 1451-1475.
Segura i sur. Downstream processing of oncoretroviral and lentiviral gene therapy vectors. Biotechnol. Adv. 24 (2006) 321– 337.
Nestola i sur. Improved Virus Purification Processes for Vaccines and Gene Therapy. Biotechnol. Bioeng. 112 (2015) 843-857.