توسيع نطاق عملية التنقية الصناعية للقاح التهاب الأنف والرغامى المعدي في الأبقار — قسم "الترشيح الفائق"

يحدث التهاب القصبة الهوائية المعدية البقري (IBR) بسبب العدوى بفيروس التهاب الأنف والرغامى المعدي البقري (IBRV)، المعروف أيضًا باسم فيروس الهربس البقري من النوع 1 (BHV-1). يتميز المرض بشكل رئيسي بأعراض تنفسية وإجهاض. بالإضافة إلى هذه المظاهر السريرية، يمكن أن يؤدي IBR إلى انخفاض إنتاج الحليب في أبقار الألبان وانخفاض الوزن في أبقار الأبقار، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية كبيرة لمزارع الماشية.

المرض ذو طبيعة مثبطة للمناعة. عندما تحدث كعدوى واحدة، تكون قدرتها الإمراضية منخفضة نسبيًا؛ ومع ذلك، عند حدوث عدوى مختلطة مع أمراض فيروسية أو بكتيرية أخرى، تزداد شدتها وضررها بشكل كبير. التطعيم هو الطريقة الأكثر فعالية للوقاية والسيطرة، مع توفر نوعين رئيسيين من اللقاحات: اللقاحات الحية الموهنة واللقاحات المعطلة. في الوقت الحاضر، لقاحات التهاب الأنف والرغامى المعدية المستخدمة في المزارع هي في الغالب لقاحات معطلة.

تتميز اللقاحات الحية الموهنة بقدرة مناعية قوية، وبداية سريعة للمناعة، ومدة حماية طويلة (عادة أكثر من ستة أشهر). وهي تستخدم عادة للتحصين في حالات الطوارئ أثناء تفشي المرض. ومع ذلك، فإنها تحمل مخاطر محتملة لتسرب الفيروس، وتشكل مخاطر على الأبقار الحوامل، ولا يمكن استخدامها في الماشية المصابة بشكل كامن ولكن بدون أعراض.

تتميز اللقاحات المعطلة بسلامة عالية، مع عدم وجود خطر انتشار الفيروس أو العودة إلى الفوعة، وتعتبر آمنة تماما. يمكن استخدامها في الماشية في جميع مراحلها، بما في ذلك الأبقار الحوامل والعجول وثيران التربية. ومع ذلك، فإن بداية المناعة تكون بطيئة نسبيًا ومدة الحماية أقصر، لذلك عادة ما تكون التحصينات المعززة مطلوبة. في بعض الحالات، قد تكون الفعالية الوقائية أضعف من اللقاحات الحية الموهنة.

بغض النظر عما إذا تم استخدام لقاح حي موهن أو لقاح معطل، يمكن تقسيم عملية التنقية النهائية إلى أربع مراحل رئيسية: الحصاد والتوضيح ← التركيز والتنقية الأولية ← تنقية التلميع ← التعطيل/الترشيح المعقم والتركيب.

يعد التركيز خطوة أساسية في عملية تنقية اللقاحات، مباشرة بعد التوضيح. هدفه الأساسي هو التخفيض السريع للحجم الكبير المحصود-المحلول الموضح منخفض التركيز-للفيروس إلى محلول صغير الحجم-عالي التركيز-مع الحفاظ على النشاط الحيوي الفيروسي. يؤدي هذا إلى إنشاء الظروف اللازمة لخطوات التنقية الدقيقة اللاحقة-ذات الدقة العالية ولكن ذات السعة المنخفضة-، مثل التحليل اللوني.

يتم تنفيذ هذه الخطوة عادةً باستخدام الترشيح الفائق للتدفق العرضي (TFF). المبدأ هو كما يلي: يتدفق محلول التغذية الفيروسي بالتوازي مع سطح غشاء الترشيح الفائق بحجم مسام محدد. تحت الضغط، تمر جزيئات صغيرة مثل الماء والأملاح وبعض الشوائب بشكل عمودي عبر الغشاء ويتم إزالتها، في حين يتم الاحتفاظ بجزيئات الفيروس السليمة، والتي تكون أكبر بكثير من مسام الغشاء، وإعادة تدويرها وتركيزها بشكل مستمر. بالمقارنة مع-الطرد المركزي التقليدي عالي السرعة، تعد هذه الطريقة أكثر لطفًا بالنسبة للفيروسات الهشة مثل IBRV، التي تحتوي على غلاف دهني. فهو يقلل بشكل فعال من الضرر الهيكلي للفيروس وفقدان النشاط الناجم عن قوى القص العالية، كما أنه أكثر قابلية للتوسع الخطي-للإنتاج الصناعي.

إن عملية التركيز الناجحة هي أكثر بكثير من مجرد تقليل الحجم. تشمل النقاط الرئيسية لتحسين العملية ما يلي: التحكم بدقة في ضغط الغشاء ومعدل تدفق التغذية لموازنة كفاءة الترشيح مع تقليل استقطاب التركيز وتلوث الغشاء؛ اختيار مادة الغشاء وحجم المسام المناسبين لضمان الاحتفاظ العالي بالفيروسات وتدفق التخلل؛ وإيجاد التوازن الأمثل بين استعادة الفيروسات وعامل التركيز ووقت المعالجة. لا يحقق المعلق الفيروسي المركز عيارًا أعلى بكثير فحسب، بل يصل أيضًا إلى التنقية الأولية عن طريق إزالة جزء كبير من الشوائب القابلة للذوبان في الماء-. يوفر هذا الأساس اللازم للحجم والتركيز لخطوات التحسين الحاسمة اللاحقة، مثل التحليل اللوني ومعالجة النيوكلياز، مما يجعل التركيز محورًا مركزيًا للكفاءة في العملية النهائية بأكملها.

يعد الترشيح الثانوي خطوة حاسمة في تنقية اللقاح، ويتم وضعه بعد التنقية الدقيقة وقبل التركيب. يتم إجراؤه عادةً بعد التحليل الكروماتوجرافي والعلاج النووي. والغرض الأساسي منه ليس التركيز الأولي، ولكن تبادل النظام والتعديل الدقيق لظروف الصياغة النهائية. يتم تنفيذ العملية في نظام الترشيح الفائق للتدفق العرضي (TFF)، حيث تتم إضافة عازل صياغة جديد ونظيف بشكل مستمر إلى المحلول الفيروسي المركز المتداول، بينما تتم إزالة المذيب الأصلي وشوائب الجزيئات الصغيرة-. تعمل هذه العملية على إزالة الأملاح المتبقية والمذيبات العضوية ومنتجات تحلل النيوكلياز والشوائب القابلة للذوبان المتبقية من عملية التنقية بشكل فعال ولطيف.

المفتاح هو الحفاظ على حجم ثابت أو تطبيق تعديلات طفيفة على التركيز للتأكد من أن تركيز الفيروس يلبي مواصفات التركيبة. بالنسبة للفيروسات الهشة والمغلفة مثل فيروس التهاب الأنف والرغامى المعدي البقري (IBRV)، تعد البيئة الهيدروديناميكية اللطيفة للترشيح الثانوي أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الجسيمات والمناعة. في النهاية، توفر هذه الخطوة أساسًا متينًا للتعطيل اللاحق (إذا لزم الأمر)، وإضافة المادة المساعدة أو المثبت، والتعبئة النهائية، مما يضمن دخول المنتج النهائي إلى التركيبة بمكونات محددة، وشروط موحدة، وتوافق جيد. ولذلك فهي إحدى الخطوات الأساسية لضمان سلامة اللقاح واستقراره واتساق الدفعة-إلى-.

IBRV عبارة عن فيروس DNA خطي-مغلف ومزدوج السلاسل بغلاف كروي تقريبًا. يبلغ قطر جزيئات IBRV الناضجة حوالي 160-230 نانومتر. وبناء على ذلك، فإن استخدام أغشية الترشيح الفائق 100، 300، أو 500 كيلو دالتون يمكن أن يحتفظ بـ IBRV أثناء إزالة بعض البروتينات الملوثة. يختلف معدل استرداد الترشيح الفائق لأشرطة أغشية Jiuling Technology باختلاف نوع مادة التغذية، ولكنه يصل بشكل عام إلى 90-95%.