סינון אולטרה סיבים חלולים 300kd: ניתוח של תהליך-ריכוז וטיהור ביעילות גבוהה עבור נגיף מחלת כף הרגל-ו-הפה O/A

מָבוֹא

מחלת כף הרגל-ו-פה (FMD) היא מחלת בעלי חיים חריפה, קדחתנית ומדבקת ביותר הנגרמת על ידי נגיף מחלת כף הרגל-ו-פה (FMDV). נגיף זה משפיע על בעלי חיים- פרסות, עם למעלה מ-70 מינים רגישים. זה מתפשט במהירות ויש לו שיעור תחלואה גבוה, בדרך כלל משפיע על בעלי חיים מרכזיים כמו חזירים, כבשים ובקר, שם השכיחות יכולה להגיע ל-100%. ה-FMDV שייך לסוגFoot-ו-וירוס הפהממשפחת ה-MicroRNAviridae. החלקיקים הם כדוריים, בקוטר של כ-27-30 ננומטר, עם מקדם שיקוע של 146S עבור חלקיקים ויראליים שלמים. נכון לעכשיו, זמינים חיסונים שונים ל-FMD, כולל חיסונים מוחלשים של וירוסים חיים, חיסונים וקטורים של וירוסים חיים, חיסונים מומתים, חיסוני חומצות גרעין, חיסונים פפטידים סינתטיים וחיסוני תת-יחידות. לחיסוני FMD מומתים יש בדרך כלל פחות תופעות לוואי בבעלי חיים, וחיסונים רב-ערכיים מציעים יעילות חיסונית טובה יותר, מה שהופך אותם לעמוד התווך של מניעת FMD בסין.

Ultrafiltration של זרימה טנגנטיאלית

נכון לעכשיו, סינון זרימה משיקית היא שיטת טיהור וריכוז נפוצה בייצור-בקנה מידה גדול של חיסונים מומתים למחלות רגל-ו-פה רב-ערכיות. שיטה זו משיגה לא רק את גורם הריכוז הרצוי אלא גם מסירה כמות גדולה של זיהומים זרים. סינון זרימה טנגנטיאלית משמש בעיקר לטיהור, ריכוז וסינון (התפלה והחלפת חיץ). בנוסף, ניתן להשתמש בו גם לבירור מרק תסיסה או מדיום תרבית תאים באמצעות מיקרופילטרציה משיקית של זרימה, ובכך להחליף צנטריפוגה או בירור ראשוני.

בסינון אנכי קונבנציונלי, מולקולות גדולות נוטות להצטבר על פני הממברנה, ולסתום את המסנן. סינון זרימה טנגנציאלית, לעומת זאת, מאפשר לזרימה להתקדם במקביל לממברנה, ולמנוע בעיית סתימה זו. במהלך סינון זרימה משיקית, הממס והחומרים הקטנים מגודל הנקבוביות של הממברנה שחודרים דרך הממברנה נקראים חלל, בעוד שחומרים גדולים מגודל הנקבוביות נשמרים כרכז. בשילוב עם תהליכי שטיפה וסינון מיטובים, ניתן להשיג הפרדה וטיהור של מולקולות בגדלים שונים. טכנולוגיה זו מציעה יתרונות כגון עלות נמוכה, תנאי הפעלה מתונים, ניקוי והחלפה נוחים, קצב זרימת חדירת ממברנה גבוהה ותפעול פשוט, מה שהופך אותו למתאים במיוחד לריכוז וטיהור בקנה מידה גדול של חומרים ביו-אקטיביים.

חומרים ושיטות

תוצאות ודיון

מבחינת טיהור נגיף ראשוני, ריכוז האולטרה סינון משיג קצב הסרה של מעל 90% עבור זיהומים כגון חלבונים שאינם מכילים וירוסים. במונחים של נפח, הוא יכול להשיג ריכוזים גבוהים של פי 10-50, מתן תמיכה חזקה לטיהור שלאחר מכן. נבחר עמודת סיבים חלולים עם חתך משקל מולקולרי של 300kd. גודל הנקבוביות הזה, תוך שמירה על למעלה מ-85% מהנגיף, יכול להסיר מעל 90% מחלבוני הטומאה. שטח הממברנה הוא 1600 ס"מ, והתפוקה היא 2-5 מ"ל/סמ"ר, מה שמאפשר להשלים את ריכוז האולטרה סינון תוך זמן יעיל (בתוך שעתיים). נתוני ריכוז וטיהור אולטרה סינון מפורטים מוצגים בטבלה 1.

טבלה 1. תוצאות זיהוי כולל של אנטיגנים למחלת כף הרגל-ו-פה (סוגים O ו-A)

שיקולי שיטת טיהור

נכון להיום, קיימות שיטות טיהור שונות, אך גם עם אותה שיטה לאותו אנטיגן, אפקט הטיהור לרוב אינו משביע רצון מסיבות רבות, כולל אפיון אנטיגן ופרמטרים של תהליך. לדוגמה, שינויים בתכנון מולקולרי במעלה הזרם או במערכות תרבות תסיסה יכולים לשנות את המבנה המולקולרי הנגיפי, ולהוביל לתוצאות טיהור לא מספקות. שיטות בירור לא מתאימות יכולות להגדיל את עלויות חומרי הגלם או את כמות החלבון ההטרולוגי, ולהגביר את הלחץ על טיהור במורד הזרם. ריכוז אולטרה סינון לא תקין, כגון גדלים שונים של נקבוביות קרום אולטרה סינון, גורמי ריכוז ופליטה, קצבי זרימת כניסה, קצבי סינון ו-TMP, עלולים לגרום לשיעורי התאוששות נמוכים של אנטיגן. תרגול נרחב מראה כי טיהור לקוי יכול לגרום לתגובות שליליות משמעותיות בבעלי חיים לאחר חיסון, שעלולות להוביל למוות.