-Quy trình thanh lọc hạ nguồn quy mô công nghiệp đối với vắc xin viêm mũi khí quản truyền nhiễm ở bò (IBR) — Phần "Siêu lọc"

Viêm mũi truyền nhiễm ở bò (IBR) là do nhiễm virus viêm mũi truyền nhiễm ở bò (IBRV), còn được gọi là bovine herpesvirus loại 1 (BHV-1). Bệnh chủ yếu được đặc trưng bởi các triệu chứng hô hấp và sảy thai. Ngoài những biểu hiện lâm sàng này, IBR có thể làm giảm năng suất sữa ở bò sữa và giảm tăng trọng ở bò thịt, dẫn đến thiệt hại kinh tế đáng kể cho các trang trại chăn nuôi.

Bản chất của bệnh là ức chế miễn dịch. Khi xảy ra dưới dạng một bệnh nhiễm trùng đơn lẻ, khả năng gây bệnh của nó tương đối thấp; tuy nhiên, khi xảy ra nhiễm trùng hỗn hợp với các bệnh do virus hoặc vi khuẩn khác, mức độ nghiêm trọng và tác hại sẽ tăng lên đáng kể. Tiêm chủng là phương pháp phòng ngừa và kiểm soát bệnh hiệu quả nhất, với hai loại vắc xin chính hiện có: vắc xin sống giảm độc lực và vắc xin bất hoạt. Hiện nay, vắc xin viêm mũi truyền nhiễm ở bò được sử dụng ở các trang trại chủ yếu là vắc xin bất hoạt.

Vắc-xin sống giảm độc lực được đặc trưng bởi khả năng sinh miễn dịch mạnh, khởi phát miễn dịch nhanh và thời gian bảo vệ dài (thường là hơn sáu tháng). Chúng thường được sử dụng để tiêm chủng khẩn cấp trong thời gian dịch bệnh bùng phát. Tuy nhiên, chúng tiềm ẩn nguy cơ phát tán vi rút, gây rủi ro cho bò đang mang thai và không thể sử dụng cho gia súc bị nhiễm bệnh tiềm ẩn nhưng không có triệu chứng.

Vắc xin bất hoạt có đặc điểm là độ an toàn cao, không có nguy cơ phát tán vi rút hoặc chuyển đổi độc lực và được coi là an toàn tuyệt đối. Chúng có thể được sử dụng cho gia súc ở mọi giai đoạn, kể cả bò mang thai, bê con và bò đực giống. Tuy nhiên, thời gian bắt đầu miễn dịch tương đối chậm và thời gian bảo vệ ngắn hơn nên thường cần phải tiêm chủng nhắc lại. Trong một số trường hợp, hiệu quả bảo vệ có thể yếu hơn so với vắc xin sống giảm độc lực.

Bất kể sử dụng vắc xin sống giảm độc lực hay vắc xin bất hoạt, quá trình tinh chế tiếp theo có thể được chia thành bốn giai đoạn chính: thu hoạch và làm rõ → cô đặc và tinh chế sơ cấp → tinh chế đánh bóng → bất hoạt/lọc vô trùng và lập công thức.

Cô đặc là một bước cốt lõi trong quy trình tinh chế vắc xin tiếp theo, ngay sau khi làm rõ. Mục tiêu chính của nó là nhanh chóng giảm dung dịch làm sạch vi rút có-thể tích lớn, nồng độ{2}}thấp đã được thu hoạch thành dạng có thể tích-nhỏ, nồng độ-cao trong khi vẫn duy trì hoạt tính sinh học của vi rút. Điều này tạo ra các điều kiện cần thiết cho các bước tinh chế có độ phân giải cao nhưng có công suất thấp-tiếp theo, chẳng hạn như sắc ký.

Bước này thường được thực hiện bằng cách sử dụng siêu lọc dòng tiếp tuyến (TFF). Nguyên lý như sau: dung dịch nuôi virus chảy song song với bề mặt màng siêu lọc với kích thước lỗ chân lông cụ thể. Dưới áp lực, các phân tử nhỏ như nước, muối và một số tạp chất nhất định đi vuông góc qua màng và bị loại bỏ, trong khi các hạt virus còn nguyên vẹn, lớn hơn nhiều so với lỗ màng, được giữ lại, tuần hoàn liên tục và cô đặc. So với phương pháp ly tâm tốc độ cao-truyền thống, phương pháp này nhẹ nhàng hơn đối với các loại vi-rút mỏng manh như IBRV có lớp vỏ lipid. Nó làm giảm hiệu quả thiệt hại về cấu trúc vi rút và mất hoạt động do lực cắt cao gây ra và dễ dàng mở rộng quy mô tuyến tính-cho sản xuất công nghiệp.

Hoạt động tập trung thành công không chỉ đơn giản là giảm khối lượng. Các điểm chính để tối ưu hóa quy trình bao gồm: kiểm soát chính xác áp suất xuyên màng và tốc độ dòng cấp liệu để cân bằng hiệu quả lọc đồng thời giảm thiểu sự phân cực nồng độ và tắc nghẽn màng; lựa chọn vật liệu màng và kích thước lỗ thích hợp để đảm bảo khả năng lưu giữ virus cao và dòng thấm qua; và tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa khả năng phục hồi virus, yếu tố nồng độ và thời gian xử lý. Huyền phù virus đậm đặc không chỉ đạt được hiệu giá cao hơn đáng kể mà còn đạt được khả năng tinh chế sơ bộ bằng cách loại bỏ một phần lớn tạp chất hòa tan trong nước. Điều này cung cấp nền tảng về thể tích và nồng độ cần thiết cho các bước sàng lọc quan trọng tiếp theo, chẳng hạn như sắc ký và xử lý nuclease, biến quá trình cô đặc trở thành trung tâm hiệu quả trung tâm trong toàn bộ quy trình tiếp theo.

Lọc thứ cấp là một bước quan trọng trong quá trình tinh chế vắc xin tiếp theo, được thực hiện sau quá trình tinh chế tinh khiết và trước khi pha chế. Nó thường được thực hiện sau khi xử lý sắc ký và nuclease. Mục đích cốt lõi của nó không phải là nồng độ ban đầu mà là trao đổi hệ thống và điều chỉnh chính xác các điều kiện lập công thức cuối cùng. Quá trình này được thực hiện trong hệ thống siêu lọc dòng tiếp tuyến (TFF), trong đó dung dịch đệm công thức sạch, mới liên tục được thêm vào dung dịch virus đậm đặc tuần hoàn, đồng thời loại bỏ dung môi ban đầu và các tạp chất phân tử nhỏ. Hoạt động này loại bỏ hiệu quả và nhẹ nhàng các muối dư, dung môi hữu cơ, các sản phẩm phân hủy nuclease và các tạp chất hòa tan còn sót lại từ quá trình tinh chế.

Điều quan trọng là duy trì thể tích không đổi hoặc áp dụng các điều chỉnh nồng độ nhỏ để đảm bảo rằng nồng độ vi rút đáp ứng các thông số kỹ thuật của công thức. Đối với các loại virus mỏng manh, có vỏ bọc như virus viêm mũi họng truyền nhiễm ở bò (IBRV), môi trường thủy động lực nhẹ nhàng của quá trình lọc thứ cấp là rất quan trọng để bảo tồn tính toàn vẹn của hạt và khả năng miễn dịch. Cuối cùng, bước này cung cấp nền tảng vững chắc cho quá trình khử hoạt tính tiếp theo (nếu cần), bổ sung chất bổ trợ hoặc chất ổn định và đóng gói cuối cùng, đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đi vào công thức với các thành phần xác định, điều kiện đồng nhất và khả năng tương thích tốt. Do đó, đây là một trong những bước cốt lõi để đảm bảo tính an toàn, tính ổn định và tính nhất quán của vắc xin-đến-lô.

IBRV là một loại vi-rút DNA tuyến tính-có vỏ bọc kép, có vỏ gần như hình cầu. Các hạt IBRV trưởng thành có đường kính khoảng 160–230 nm. Theo đó, sử dụng màng siêu lọc 100, 300 hoặc 500 kDa có thể giữ lại IBRV đồng thời loại bỏ một số protein gây ô nhiễm. Tốc độ thu hồi siêu lọc của băng màng Công nghệ Jiuling thay đổi tùy theo loại nguyên liệu thức ăn, nhưng thường đạt 90–95%.