바이러스 비활성화

Virus inactivation

바이러스 불활성화는 바이러스를 완전히 제거하거나 감염되지 않도록 함으로써 샘플 내의 바이러스가 원하는 제품을 오염시키지 않도록 하는 것입니다.이러한 기술은 식품 및 혈장[1] 산업에서 널리 사용되고 있는데, 이러한 제품들은 바이러스 입자의 존재로 인해 피해를 입을 수 있기 때문이다.이러한 방법으로 제거되는 보다 일반적인 바이러스로는 HIV-1과 HIV-2 바이러스, A, B, C형 간염, 그리고 파르보바이러스가 있습니다.[2]이 방법들은 바이러스와 관련이 [3]없는 프리온을 혈액제제에서 제거하기 위해 적용되었다.

제거

단순히 바이러스 제거라고 알려진 이 중요한 과정은 기존의 추출 방법 또는 [완전 에너지] 방법으로 주어진 샘플의 모든 바이러스를 제거하는 과정입니다.대표적인 방법으로는 다음과 같은 것이 있습니다.

이러한 추출 과정은 어떠한 화학적으로도 바이러스에 영향을 미치지 않기 때문에 "전통적인 과정"으로 간주됩니다. 단지 샘플에서 바이러스를 물리적으로 제거할 뿐입니다.

나노 여과

나노 여과 기술을[4] 이용한 바이러스 제거 프로세스는 특히 크기 제외를 통해 바이러스를 제거합니다.이러한 유형의 과정은 일반적으로 파르보바이러스[5] 및 단백질 피막을 포함하는 다른 바이러스에 사용됩니다.전형적인 HIV 바이러스들은 180nm이고 전형적인 파르보바이러스는 매우 작은 15nm에서 24nm 사이에서 변화할 수 있다.극단적인 온도나 산도를 수반하는 방법과는 달리 여과의 큰 장점은 여과가 샘플의 단백질을 변성시키지 않는다는 것이다.나노필터레이션은 또한 대부분의 종류의 단백질에 효과적이다.화학적으로 선택적이지 않기 때문에 바이러스 입자의 표면 화학이 무엇이든 나노 여과 기술을 이용한 바이러스 제거 과정은 여전히 효과적일 것이다.이 기법의 또 다른 큰 장점은 랩 규모로 실행한 후 프로덕션 표준에 맞게 효과적으로 확장할 수 있다는 것입니다.그러나 바이러스의 제거 정도는 나노필터의 모공 크기에 따라 다르다는 사실을 고려하는 것이 중요하다.경우에 따라서는, 매우 작은 바이러스도 필터링 되지 않습니다.압력 및 유량 변동의 가능한 영향도 고려해야 합니다.

이러한 유형의 프로세스를 수행하기 위해 사용되는 필터로는 Planova 15N,[6] Planova 20N, BioEX, VAG - 300, Viresolve 180,[7] Viresolve 70TM 및 Virosart[8] 범위가 있습니다.

크로마토그래피

바이러스를 제거하는 크로마토그래피 방법은 단백질을 정제하는 데 좋고 모든 종류의 바이러스에 대해서도 효과적이지만, 바이러스 제거의 정도는 컬럼 구성과 그 과정에서 사용되는 시약에 따라 달라집니다.이 프로세스의 효과는 바이러스에 따라 크게 다를 수 있으며, 그 효율은 사용된 버퍼에 따라 달라질 수 있습니다.이 절차를 수행할 때는 배치 간의 위생도 고려해야 합니다.

멤브레인 크로마토그래피는 바이러스 정화와 제거에 점점 더 인기가 있다.

비활성화

바이러스 불활성화는 바이러스를 감염시킬 수 없게 만든다.많은 바이러스들은 화학적인 변화에 의해 비활성화 될 수 있는 지질이나 단백질 외피를 포함하고 있다.바이러스 불활성화는 바이러스 제거와는 다른데, 이는 전자의 과정에서 바이러스의 표면 화학이 변화하고 많은 경우 최종 산물에 (현재 비감염성) 바이러스 불활성화는 바이러스 제거와는 다르다.바이러스를 단순히 비활성화하는 것이 아니라 일부 바이러스 비활성화 과정은 실제로 바이러스를 완전히 변성시킵니다.바이러스 불활성화는 혈장 산업에서 널리 사용된다.

시료 내 바이러스의 불활성화를 달성하기 위해서는 어떤 식으로든 바이러스를 화학적으로 변화시키는 "특수한" 정제 과정을 수행해야 한다.보다 널리 사용되는 프로세스에는 다음과 같은 것이 있습니다.

  • 용제/제제 불활성화
  • 저온 살균(가열)
  • 산성 pH 불활성화

변성되거나 불활성화된 바이러스 입자도 프로세스 스트림 또는 제품 자체에 유해한 영향을 미칠 수 있기 때문에 바이러스 불활성화는 실행 가능한 제거 대안이 될 수 없습니다.

용제/분리제(S/D) 비활성화

뉴욕 혈액 [9]센터에 의해 개발된 이 과정은 현재까지 가장 널리 사용되는 바이러스 불활성화 방법입니다.혈장 업계, 전 세계 50개 이상의 조직 및 미국 적십자사에서 주로 사용합니다[1].그러나 이 과정은 지질 코팅에 싸인 바이러스에만 효과가 있다.이 방법에 사용된 세제는 바이러스의 지질 코팅에 있는 분자 간의 상호작용을 방해합니다.대부분의 외피 바이러스는 지질 코팅 없이는 존재할 수 없기 때문에 이러한 세제에 노출되면 파괴된다.다른 바이러스는 파괴되지 않을 수 있지만 비감염성 바이러스로 재생산할 수 없습니다.용매는 지질 코팅과 세제 간의 응집 반응이 더 빠르게 일어나는 환경을 조성합니다.일반적으로 사용되는 세제는 트리톤 X-100이다.

트리톤 X-100의 화학적 구조(n = 9-10).

이 프로세스에는 "기존" 제거 기술의 많은 이점이 있습니다.세제는 지질과 지질 유도체에만 영향을 미치기 때문에 이 과정은 단백질을 변성시키지 않습니다.이 과정에서 100% 바이러스성 사망이 발생하며 장비는 비교적 간단하고 사용하기 쉽습니다.후속 프로세스 스트림의 오염을 방지하기 위해 바이러스 후 비활성화 물질을 정화하도록 설계된 기기가 필요합니다.

S/D 처리에서는 쉽게 구할 수 있고 비교적 저렴한 시약을 사용하지만, 배포 전에 이러한 시약을 제품에서 제거해야 합니다. 따라서 추가적인 공정 단계가 필요합니다.이 과정은 바이러스의 지질 코팅을 제거/비활성화하기 때문에 지질 엔벨로프가 없는 바이러스는 영향을 받지 않습니다.이 프로세스에서 사용되는 버퍼에 의한 비활성화 효과도 없습니다.

저온 살균

저온 살균을 통한 바이러스 불활성화는 보호하려는 단백질이 용액에 있는 바이러스 불순물보다 더 열에 강한 경우 매우 효과적일 수 있습니다.이러한 유형의 프로세스의 가장 큰 장점 중 하나는 단순한 기기를 필요로 하고 있으며, 포락형 바이러스와 비포락형 바이러스 모두에 효과적이라는 것입니다.저온 살균은 바이러스를 충분히 변성시킬 수 있는 값까지 용액의 온도를 높이는 것을 수반하기 때문에, 바이러스가 봉투를 가지고 있는지 아닌지는 중요하지 않다. 왜냐하면 봉투만으로는 바이러스를 그러한 고온으로부터 보호할 수 없기 때문이다.그러나 바이러스의 열안정제 역할을 하는 단백질도 있다.물론 표적 단백질이 열에 강하지 않다면, 이 기술을 사용하면 표적 단백질과 바이러스 불순물을 변성시킬 수 있다.일반적인 배양은 10시간 동안 지속되며 60°C에서 수행됩니다.

산성 pH 불활성화

일부 바이러스는 낮은 pH에 노출되면 자연적으로 변성된다.저온 살균과 유사하게, 이 바이러스 불활성화 기술은 표적 단백질이 바이러스 불순물보다 낮은 pHs에 더 강한 내성을 가질 때 유용하다.이 기술은 바이러스에 대해 효과적이며 일반적으로 사용되는 기기는 간단하고 조작이 용이합니다.그러나 이러한 유형의 비활성화 방법은 봉입되지 않은 바이러스에는 효과가 없으며 높은 온도도 필요합니다.따라서 이 방법을 사용하기 위해서는 목표 단백질이 낮은 pH와 높은 온도에 내성이 있어야 하는데, 안타깝게도 많은 생물학적 단백질의 경우는 그렇지 않습니다.이 과정의 배양은 일반적으로 pH 4에서 이루어지며 6시간에서 21일 사이 지속됩니다.

자외선(UV) 비활성화

자외선은 핵산 이합체를 만들어 생물의 DNA를 손상시킬 수 있다.그러나 생체조직을 통한 자외선의 투과율이 낮기 때문에 일반적으로 피해는 중요하지 않다.그러나 자외선은 바이러스 미립자가 작고 자외선이 유전물질에 도달해 핵산의 이량화를 유도하기 때문에 바이러스를 불활성화시키는 데 사용될 수 있다.일단 DNA가 희미해지면, 바이러스 미립자는 유전 물질을 복제할 수 없기 때문에 확산을 막을 수 있다.

리보플라빈과 결합된 자외선은 수혈 제품의 [10][11]병원균 감소에 효과가 있는 것으로 나타났다.리보플라빈과 자외선은 바이러스, 박테리아, 기생충, 기증자 백혈구의 핵산을 손상시켜 복제하지 못하고 질병을 [12][13][14]일으킨다.

스파이킹 연구

대부분의 경우 특정 샘플의 바이러스 농도는 매우 낮습니다.다른 추출 과정에서는 낮은 수준의 불순물은 무시할 수 있지만 바이러스는 감염성 불순물이기 때문에 하나의 바이러스 입자라도 전체 프로세스 사슬을 파괴하기에 충분할 수 있습니다.그렇기 때문에 어떤 종류의 바이러스든 용액에서 추출되는 적절한 제거 또는 비활성화 방법을 결정하기 위해 특별한 조치가 취해져야 한다.

스파이킹 연구는 이 목적을 위해 특별히 만들어졌다.스파이킹 연구는 바이러스 제거 또는 비활성화의 가능한 방법을 결정하기 위해 수행되는 연구입니다.이러한 연구의 결과는 수치이며, 이러한 수치를 바탕으로 연구자들은 연구가 수행된 과정이 추출하려는 바이러스와 추출하려는 솔루션에 적합한지 여부를 판단할 수 있다.

방법

실험을 통해 샘플의 바이러스 수(또는 활동 수준)를 원래보다 10배4 또는5 10배 증가시키면 바이러스 제거/불활성화 비율이 한 단계만 변경된다는 것이 입증되었습니다. [참조?]이러한 지식을 바탕으로 바이러스 수(또는 활성화 수준)가 원래 샘플의 10배 또는5 10배4 증가하거나 "확대"되는 스파이킹 연구가 생성되었습니다.이 새로운 높은 수치 또는 활성 수준은 프로세스 스트림을 통해 실행되고 정제됩니다.작업 횟수 또는 작업 수준은 프로세스 스트림의 시작과 종료 시 측정되며 감소 계수를 계산하는 데 사용됩니다.

감소율

바이러스 제거 또는 비활성화 단계에 대한 환원 계수(RF)는 다음 [15]방정식을 사용하여 계산됩니다.

RFstep = log10 [(V1 x T1)/(V2 x T2)]

여기에서 V1 = 클리어런스 단계 전 스파이크 공급 원료의 부피, T1 = 클리어런스 단계 전 스파이크 공급 원료의 바이러스 농도, V2 = 클리어런스 단계 후 물질의 부피, T2 = 바이러스 농도.

특정 프로세스 스트림에 필요한 감소 계수는 다음과 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다.

  • 예상되는 바이러스의 초기 농도
  • 정제 중인 제품
  • 바이러스의 감염 용량(체내 사용용)
  • 불활성화가 완전한 제거를 위한 실행 가능한 대안인지 여부
  • 실험실의 능력
  • 불활성화 또는 제거 방법의 상대적 난이도

적용들

이 기술은 식품 및 의약품 산업에서 광범위하게 사용되어 왔지만 바이러스 처리의 다른 응용 분야는 다음과 같습니다.

  • 공기 정화(밀리포어)
  • 백신
  • 바이러스 샘플 추출
  • 정수
  • 웨스트 나일 바이러스 불활성화

레퍼런스

  1. ^ Shander A, Lobel GP, Javidroozi M (June 2016). "Transfusion practices and infectious risks". Expert Review of Hematology. 9 (6): 597–605. doi:10.1586/17474086.2016.1164593. PMID 26959944.
  2. ^ Di Minno G, Perno CF, Tiede A, Navarro D, Canaro M, Güertler L, Ironside JW (January 2016). "Current concepts in the prevention of pathogen transmission via blood/plasma-derived products for bleeding disorders". Blood Reviews. 30 (1): 35–48. doi:10.1016/j.blre.2015.07.004. PMC 7115716. PMID 26381318.
  3. ^ Turner ML (2018). "Safety of blood, blood derivatives, and plasma-derived products". Handbook of Clinical Neurology. 153: 463–472. doi:10.1016/B978-0-444-63945-5.00026-X. PMID 29887153.
  4. ^ "Nanofiltration". Eurodia.com. Retrieved 2010-11-23.
  5. ^ "The Big Picture Book of Viruses - Parvoviruses". Virology.net. Retrieved 2010-11-23.
  6. ^ "Planova: Home". Asahi-kasei.co.jp. 2010-07-29. Retrieved 2010-11-23.
  7. ^ "Viresolve Process Area Module". Millipore. Retrieved 2010-11-23.
  8. ^ "Sartorius AG Microsites: Virosart". microsite.sartorius.com. Retrieved 2016-05-24.
  9. ^ "New York Blood Center". Nybloodcenter.org. Retrieved 2010-11-23.
  10. ^ Ruane PH, et al., "리보플라빈과 빛을 이용한 혈소판 농축액 중 선택된 바이러스 및 세균의 광화학 불활성화"수혈 2004; 44: 877-885.
  11. ^ 드콕 등Mirasol 평가 프로그램:정기적인 임상 업무에서 혈소판용 Mirasol PRT 사용>" 수혈 2008: 48 (공급): 156A
  12. ^ Goodrich RP, et al., 챕터 5: "리보플라빈과 빛의 항바이러스 및 항균 특성: 혈액 안전 및 수혈 약물에 대한 응용"플라빈:광화학 및 광생물학, 2006년 제6권, 왕립화학회, 영국 케임브리지.E 실바와 AM 에드워즈, 편집자들입니다.
  13. ^ Kumar V, et al., "리보플라빈 및 UV-Light 기반 병원체 감소:분자 수준에서의 DNA 손상의 범위와 결과"광화학 및 광생물학 2004; 80: 15-21.
  14. ^ Goodrich, RP 등, "수혈된 혈액 성분의 '적절한' 병원체 감소 성능 정의"발행 승인 2010년 수혈
  15. ^ 바이러스 검증 연구에 대한 지침:바이러스의 비활성화 및 제거를 검증하는 연구의 설계, 기여 및 해석, EMEA CPMP BWP, 268/95 1996
  16. ^ "Optimizing Virus Filter Performance with Prefiltration". Millipore. Retrieved 2010-11-23.