灭活口蹄疫病毒疫苗质控新技术的建立与应用
文献类型:学位论文
作者 | 宋艳民 |
答辩日期 | 2021-06-01 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 张松平 |
关键词 | 灭活口蹄疫病毒,高效尺寸排阻色谱,毛细管区带电泳,佐剂疫苗稳定性,疫苗质量 |
英文摘要 | 疫苗生产过程中有效的质量控制(quality control,QC)是提升疫苗质量和防控传染性疾病的重要保证。由于病毒抗原具有尺寸大(几十至上百纳米)、三维结构复杂、溶液浓度极低、生物学活性依赖于结构完整性等特点,长期以来其质量控制非常重要但仍具挑战。传统的疫苗质量控制方法,如动物体内实验及其他体外免疫学分析,成本高、耗时长、准确性低,难以满足质量控制的需求。本论文以灭活口蹄疫病毒(inactivated foot and mouth disease virus,iFMDV)疫苗为研究对象,设计并建立包括核酸酶预处理-高效尺寸排阻色谱(nuclease digestion - high performance size exclusion chromatography,ND-HPSEC)、毛细管区带电泳(capillary zone electrophoresis,CZE)、差示扫描荧光(differential scanning fluorimetry,DSF)等多种质量控制新技术,对病毒疫苗进行质量控制和在线研究,实现产品质量和稳定性的提升。主要研究内容与结果如下:(1)建立了ND-HPSEC用于iFMDV商品疫苗中完整抗原146S的定量检测。系统研究了超速离心法、PEG沉淀法、离心色谱法和核酸酶消化法等四种预处理方法去除iFMDV商品疫苗中杂质的能力,其中核酸酶消化法处理效果最好,表现出处理速度快、准确性高、去除完全、操作简单等优势,表明核酸是最主要的干扰物质。通过响应面实验确定最优核酸酶处理条件为200 μL水相中添加终浓度421 U/mL的Benzonase,25.1oC反应1.29 h。在此基础上建立ND-HPSEC,并对来自4家企业的各3种不同血清型共计12批样品进行146S含量检测,结果表明ND-HPSEC具有较好的准确性和重复性(RSD<5.3%,n=3)。通过该方法能够有效解决商品疫苗抗原定量检测中杂质干扰的难题,保证检测结果的准确可靠,扩大了HPSEC检测技术的应用范围。(2)基于CZE建立了一种简单、快速的在线分离和定量iFMDV单价和双价疫苗中146S的方法。在优化的紫外检测波长、背景电解质、进样量和分离电压等检测条件下,A型和O型146S在15-400 μg/mL浓度范围内均表现出良好的重现性(RSD<5%)以及抗原含量对应峰面积的线性响应关系(R2=0.999)。随后利用不同血清型病毒粒子结构差异所导致的CZE迁移时间差异,实现了A/O双价146S的分离及定量,相对误差<10%。建立的CZE方法成功应用于O型单价和A/O双价iFMDV商品疫苗的定量检测。相较于HPSEC,CZE不仅能够对不同血清型146S定量,而且不受核酸杂质的干扰。(3)建立了在线分析佐剂中iFMDV热稳定性的DSF检测技术。以SYBR Green II为荧光探针,DSF最低可以检测浓度为5 µg/mL iFMDV的Tm值。与溶液中的iFMDV相比,在三种代表性的油包水、水包油及颗粒佐剂中iFMDV的热稳定性均略有降低,其中吸附在磷酸铝颗粒上的iFMDV Tm值降低最为显著。利用DSF筛选佐剂中疫苗的稳定剂型,发现蔗糖和甘油均能增加在三种佐剂中iFMDV的热稳定性,并结合HPSEC和差示扫描量热(DSC)证明了筛选结果的可靠性。DSF在低纯度iFMDV溶液、以及预先混合佐剂的成品疫苗检测中同样具有良好的适用性,且具有不受蛋白杂质干扰的优势。(4)采用HPSEC结合DSF,对iFMDV在溶液和最常用的水/油/水型ISA 206佐剂中的稳定制剂配方进行筛选。通过Box-Behnken响应面试验,确定含65 mM CaCl2和50 g/L蔗糖的200 mM HEPES溶液为A型和O型iFMDV的稳定剂型。该溶液条件下A型和O型146S Tm达到59.2oC和58.2oC,分别高于对照组近10oC和12oC。将iFMDV与ISA 206乳化配制的疫苗在37oC储存,A型稳定剂组储存50天后剩余抗原约35%,对照组仅余不足10%;对于稳定性更差的O型,稳定剂组储存40 h后几乎无裂解,而对照组完整抗原仅剩余7%。(5)通过HPSEC、DSF、圆二色光谱、荧光扩散等多种检测技术,结合动物实验,系统考察凝胶过滤色谱(size exclusion chromatography,SEC)过程对iFMDV结构及生物学活性的影响,并探索了抑制其结构变化的策略。发现iFMDV经过孔径相近或大于其颗粒直径的SEC介质后,尺寸及分子量无显著变化,但在HPSEC谱图上的保留时间前移,二级和三级结构发生一定改变,Tm降低;荧光扩散实验证明iFMDV病毒颗粒结构变得松散。而经过孔径小于iFMDV颗粒直径的SEC介质后则无上述明显结构变化。推测iFMDV在能够进入介质孔道的SEC过程中,与孔道内壁产生的物理碰撞导致其结构微观变化。小鼠免疫实验发现微观构像的变化和稳定性的降低,导致免疫初期抗体水平的降低,不利于动物接种疫苗后快速形成免疫保护。在流动相添加5 mM CaCl2可有效抑制SEC过程中146S结构的破坏。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60805] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 宋艳民. 灭活口蹄疫病毒疫苗质控新技术的建立与应用[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2021. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
其他版本
除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。