Применение ионообменной хроматографии при разработке технологии получения инактивированной вакцины против полиомиелита

Актуальность. Производство и контроль качества любых лекарственных средств жёстко регламентированы. В случае противовирусных вакцин требования к их безопасности и протективной активности с каждым годом ужесточаются. Во время разработки и производства иммунобиологических препаратов производители должны продемонстрировать достаточную очистку от технологических примесей, чтобы обеспечить чистоту препарата.

Цель. Подбор сорбентов и реагентов для хроматографии, проводимой с целью снижения количества технологических примесей при производстве инактивированной вакцины против полиомиелита.

Материалы и методы. Для получения вирусных суспензий культуру-продуцент заражали полиовирусом 1 типа (штамм Сэбина LSc 2ab), 2 типа (штамм Сэбина Р712 Ch 2ab) и 3 типа (штамм Сэбина Leon 12a1b). Множественность заражения составляла 0,02 ± 0,01 ТЦД50/клетка. Для оценки эффективности проведения ионообменной хроматографии определяли степень очистки фракций от балластных белков, степень очистки фракций от остаточной клеточной ДНК и степень извлечения целевого антигена рассчитывали по определенным формулам.

Результаты и обсуждение. Было проведено более 80 экспериментов по очистке концентратов полиовируса 1 типа, 2 типа и 3 типа с использованием различных сорбентов. При контроле качества очищенных концентратов полиовирусов 1 типа, 2 типа и 3 типа помимо анализа на общий белок проводили анализ на наличие белков клеток Vero.

Заключение. Применение предложенных модификаций очистки концентратов штаммов Сэбина вируса полиомиелита 1, 2 и 3 типов с помощью ионообменной хроматографии позволяют получать инактивированные вирусные препараты, отвечающие требованиям ВОЗ и Европейской Фармакопеи как по биохимическим показателям (содержание ДНК клеток-продуцентов и содержание балластных белков, в том числе белки клеток-продуцентов), так и по показателю специфической активности (содержание D-антигена). Кроме того, дополнительная очистка препаратов с использованием ионообменной хроматографии позволяет снизить содержание остаточной клеточной ДНК практически до нуля, что делает инактивированную вакцину против полиомиелита наиболее привлекательной для включения её в состав разных комбинированных вакцин.

1. Опимах И. Эдвард Дженнер и история вакцинации. Медицинские технологии. Оценка и выбор. 2018. С. 77–81. doi:10.31556/2219-0678.2018.34.4.077-081.

2. Wang X, Hunter A, Mozier N. Host Cell Proteins in Biologics Development: Identification, Quantitation and Risk Assessment. Biotechnology and Bioengineering. 2009; Vol. 103, No. 3. P. 446–458. doi: 10.1002/bit.22304.

3. Ягшис Г, Линдског Е, Лаки К и др. Биофармацевтическое производство. Разработка, проектирование и внедрение производственных процессов. Издательство Профессия; 2020.

4. Pilely K, Johansen M, Lund R, et al. Monitoring process-related impurities in biologics – host cell protein analysis. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2022. N.414. P. 747–758. doi: 10.1007/s00216021-03648-2.

5. Li M, Qiu Y. A review on current downstream bio-processing technology of vaccine products. Vaccine. 2013. N31. P. 1264–1267. doi: 10.1016/j.vaccine.2012.12.056.

6. Montagnon B. Polio and rabies vaccines produced in continuous cell lines: a reality for Vero cell line. In: Continuous Cell Lines as substrates for biologicals. Dev. Biol. Stand. 1989. N70. P. 27-47.

7. Piniaeva A, et al. Immunogenicity and safety of inactivated sabin-strain polio vaccine «PoliovacSin»: Clinical trials phase I and II. Vaccines. 2021. N9. P. 565. https://doi.org/10.3390/vaccines9060565.

8. Vorovitch M, Grishina K, Volok V, et al. Evervac: phase I/II study of immunogenicity and safety of a new adjuvant-free TBE vaccine cultivated in Vero cell culture. Human Vaccines and Immunotherapeutics. 2020. N16. P. 2123–2130. doi: 10.1080/21645515.2020.1757990.

9. Pato T, Souza M, Mattos D, et al. Purification of yellow fever virus produced in Vero cells for inactivated vaccine manufacture. Vaccine. 2019. N37. P. 3214–3220. doi: 10.1016/j.vaccine.2019.04.077.

10. Tiwari M, Parida M, Santhosh S, et al. Assessment of immunogenic potential of Vero adapted formalin inactivated vaccine derived from novel ECSA genotype of Chikungunya virus. Vaccine. 2009. N27. P. 2513–2522. doi: 10.1016/j.vaccine.2009.02.062.

11. Kovpak A, Ivin Y, Piniaeva A, et al. Application of ultrafiltration membranes for purificatiand concentration of sabin poliovirus type 1. Zhurnal Mikrobiologii Epidemiologii i Immunobiologii. 2021. Vol.98, N2. P. 135–143. doi: https://doi.org/10.36233/0372-9311-94.

12. Piniaeva А, Kovpak A, Ivin Y, et al. Selection of Sorbent for Poliovirus Vaccine Strain Concentrate Purification by Gel Filtration. Biotekhnologiya. 2021. N37. P. 84–94. doi: 10.21519/0234-2758-2021-37-684-94.

13. Yang H, Zhang L, Galinski M. A probabilistic model for risk assessment of residual host cell DNA in biological products. Vaccine. 2010. N28. P. 3308–3311. doi: 10.1016/j.vaccine.2010.02.099.

14. Andreani N, Renzi S, Piovani G, et al. Potential neoplastic evolution of Vero cells: in vivo and in vitro characterization. Cytotechnology. 2017. N69. P. 741–750. doi: 10.1007/s10616-017-0082-7.

15. Recommendations and guidelines for biological substances used in medicine and other documents. WHO TRS №897, Geneva, 2000.

16. European Pharmacopoeia (Ph. Eur.), 10th ed.; EDQM: Strasbourg, France.

17. Kalbfuss B, Wolff M, Morenweiser R, et al. Purification of cell culture-derived human influenza A virus by size-exclusion and anion-exchange chromatography. Biotechnology and Bioengineering. 2007. N96. P. 932–944. doi: 10.1002/bit.21109.

18. Kimia Z, Hosseini S, Talesh S, et al. A novel application of ion exchange chromatography in recombinant hepatitis B vaccine downstream processing: Improving recombinant HBsAg homogeneity by removing associated aggregates. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2019. N1113. P. 20–29. doi: 10.1016/j.jchromb.2019.03.009.

19. INSTRUCTIONS IN 40 300 010. WorkBeads 40 / 100 SEC WorkBeads 40 / 10 000 SEC WorkBeads 40 / 1000 SEC WorkBeads Macro SEC. 2020. Bio-Works. Sweden.

20. Иванов А. П., Козлов В. Г., Клеблеева Т.Д., и др. Система иммуноферментного анализа на основе специфических антител класса (IgY) из яичных желтков для количественного определения D-антигена в инактивированных полиовирусных вакцинах. Вопросы вирусологии. 2014. №59. С. 39–42.

21. Capto S, Capto Q and Capto DEAE Ion exchange resins. Instructions for Use. 2020. Cytiva. Доступно на: https://cdn.cytivalifesciences.com/api/public/content/digi-14017-original

22. CM Sepharose Fast Flow, DEAE Sepharose Fast Flow, Q Sepharose Fast Flow, SP Sepharose Fast Flow Ion Exchange Media. Instructions for Use. 2020. Cytiva. Доступно на: https://cdn.cytivalifesciences.com/api/public/content/digi-13013-original

23. Thomassen Y, Van Eikenhorst G, Van Der Pol L, et al. Isoelectric point determination of live polioviruses by capillary isoelectric focusing with whole column imaging detection. Anal Chem. 2013. N85. P. 6089–6094. doi: 10.1021/ac400968q.

24. Liu B, Cao B, Wang C, et al. Immunogenicity and Safety of Childhood Combination Vaccines: A Systematic Review and Meta-Analysis. Vaccines (Basel). 2022. Vol. 10, N3. P. 472. doi: 10.3390/vaccines10030472.

25. Намазова-Баранова Л. С., Харит С. М., Перминова О. А. и др. Безопасность и иммуногенность полностью жидкой шестивалентной вакцины АбКДСИПВ-ГепВ-Hib у здоровых детей 1-го года жизни в Российской Федерации. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2019;18(3):28–39. doi: 10.31631/2073-3046-2019-18-3-28-3926.

26. Брико Н. И., Попович Л. Д., Миндлина А. Я. и др. Сравнительная оценка предотвращаемого социально-экономического ущерба при различных подходах к профилактике вакциноуправляемых инфекций в рамках Национального календаря профилактических прививок. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020;19(1):4–13. doi: 10.31631/2073-30462020-19-1-4-13.

27. Суетина И. Г., Иллек Я. Ю., Хлебникова Н. В. и др. Проблема своевременности вакцинации детей раннего возраста и пути ее решения. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2019;18(5):85–91. doi: 10.31631/2073-3046-2019-18-5-85-91.

28. Loiacono M, Pool V, van Aalst Rю DTaP combination vaccine use and adherence: A retrospective cohort study. Vaccine. 2021. Vol. 39, N7. P. 1064-1071. doi: 10.1016/j.vaccine.2021.01.009

29. Kurosky S, Davis K, Krishnarajah G. Effect of combination vaccines on completion and compliance of childhood vaccinations in the United States. Human Vaccines and Immunotherapeutics. 2017. N13. P. 2494–2502. doi: 10.1080/21645515.2017.1362515