การทำให้ไวรัสไม่ทำงาน

การทำให้ไวรัสไม่ทำงานคือกระบวนการที่ทำให้ไวรัสไม่สามารถก่อให้เกิดการติดเชื้อได้ กระบวนการนี้มีบทบาทสำคัญในหลายสาขา รวมถึงการแพทย์ทางคลินิก การวินิจฉัยโรค การวิจัย และอุตสาหกรรมอาหาร

ในทางปฏิบัติทางคลินิก การทำให้ไวรัสไม่ทำงานเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของไวรัสผ่านผลิตภัณฑ์เลือด^{[ 1 ]}เช่น การถ่ายเลือดและวัสดุชีวภาพอื่นๆ รวมถึงใน การผลิต ยาชีวเภสัชภัณฑ์ในบริบทของการวินิจฉัยและการวิจัย การทำให้ไวรัสไม่ทำงานช่วยให้สามารถศึกษาและจัดการไวรัสได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เสี่ยงต่อการแพร่เชื้อไปยังเจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการหรือบุคลากรทางการแพทย์ ยิ่งไปกว่านั้น ในการพัฒนาวัคซีน ไวรัสที่ไม่ทำงานจะถูกนำมาใช้เพื่อกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน ของโฮสต์ ส่งเสริมการผลิตแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลาง^{[ 2 ]}

มีเทคนิคการทำให้ไวรัสไม่ทำงานอยู่หลากหลายวิธี ตั้งแต่การกำจัดทางกายภาพโดยการกรอง ไปจนถึงวิธีการทางกลและทางเคมี การเลือกใช้เทคนิคขึ้นอยู่กับบริบทเฉพาะและวัตถุประสงค์ที่ต้องการ ในหลายสถานการณ์ มักใช้หลายวิธีร่วมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับไวรัสที่มีความรุนแรงสูง ซึ่งความปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์เป็นสิ่งสำคัญ

ไวรัสบางชนิดที่พบได้บ่อยซึ่งถูกกำจัดโดยวิธีการเหล่านี้ ได้แก่ ไวรัส HIV-1และHIV-2 ; ไวรัสตับอักเสบ A, B และ C; และพาร์โวไวรัส^{[ 3 ]}

การลบ

กระบวนการโดยรวมนี้ ซึ่งต่อมาเรียกกันง่ายๆ ว่า การกำจัดไวรัส คือกระบวนการที่กำจัดไวรัสทั้งหมดในตัวอย่างที่กำหนดโดยวิธีการสกัดแบบดั้งเดิมหรือวิธีการ [ใช้พลังงานเต็มที่] วิธีการที่โดดเด่นบางส่วน ได้แก่:

กระบวนการสกัดเหล่านี้ถือเป็น "กระบวนการแบบดั้งเดิม" เนื่องจากไม่ได้ส่งผลกระทบต่อไวรัสในเชิงเคมีแต่อย่างใด เพียงแต่เป็นการกำจัดไวรัสออกจากตัวอย่างโดยวิธีการทางกายภาพเท่านั้น

นาโนฟิลเตรชั่น

กระบวนการกำจัดไวรัสโดยใช้เทคนิคการกรองระดับนาโน^{[ 4 ]}จะกำจัดไวรัสโดยเฉพาะโดยการแยกตามขนาด กระบวนการประเภทนี้มักใช้กับพาร์โวไวรัส^{[ 5 ]}และไวรัสอื่นๆ ที่มีเปลือกโปรตีนอนุภาคไวรัส HIV ทั่วไปมีขนาด 180 นาโนเมตร และพาร์โวไวรัสทั่วไปมีขนาดตั้งแต่ 15 ถึง 24 นาโนเมตร ซึ่งถือว่าเล็กมาก ข้อดีอย่างหนึ่งของการกรอง เมื่อเทียบกับวิธีการที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิหรือความเป็นกรดที่รุนแรง คือ การกรองจะไม่ทำให้โปรตีนในตัวอย่างเสียสภาพ การกรองระดับนาโนยังมีประสิทธิภาพสำหรับโปรตีนส่วนใหญ่ เนื่องจากไม่มีการเลือกทางเคมี ไม่ว่าเคมีพื้นผิวของอนุภาคไวรัสจะเป็นอย่างไร กระบวนการกำจัดไวรัสโดยใช้เทคนิคการกรองระดับนาโนก็ยังคงมีประสิทธิภาพ ข้อดีอีกประการหนึ่งของเทคนิคนี้คือ สามารถดำเนินการได้ในระดับห้องปฏิบัติการแล้วจึงขยายขนาดไปสู่มาตรฐานการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าระดับการกำจัดไวรัสขึ้นอยู่กับขนาดของรูพรุนของตัวกรองระดับนาโน ในบางกรณี ไวรัสขนาดเล็กมากจะไม่ถูกกรองออก นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องพิจารณาถึงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของความดันและอัตราการไหลด้วย

ตัวกรองบางส่วนที่ใช้ในการดำเนินการกระบวนการประเภทนี้ ได้แก่ Planova 15N, ^{[ 6 ]} Planova 20N, BioEX, VAG - 300, Viresolve 180, ^{[ 7 ]} Viresolve 70TM และVirosart ^{[ 8 ]}

โครมาโทกราฟี

วิธีการแยกไวรัสด้วยวิธีโครมาโทกราฟีนั้นดีเยี่ยมสำหรับการทำให้โปรตีนบริสุทธิ์ และยังได้ผลดีกับไวรัสทุกชนิด แต่ระดับการกำจัดไวรัสจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของคอลัมน์และสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการ ประสิทธิภาพของกระบวนการนี้อาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างไวรัสแต่ละชนิด และประสิทธิภาพอาจเปลี่ยนแปลงไปตามบัฟเฟอร์ที่ใช้ การฆ่าเชื้อระหว่างชุดการทดลองก็เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อดำเนินการตามขั้นตอนนี้

เทคนิคโครมาโทกราฟีแบบเมมเบรนกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการทำให้บริสุทธิ์และการกำจัดไวรัส

การปิดใช้งาน

การศึกษาและการจัดการไวรัส ไม่ว่าจะในแอปพลิเคชันใด มักต้องมีขั้นตอนการทำให้ไม่ทำงานก่อน เป้าหมายคือการทำให้ไวรัสปลอดภัยและไม่ก่อให้เกิดการติดเชื้อ ในขณะที่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้เพียงพอเพื่อให้สามารถวิเคราะห์ได้อย่างมีความหมาย^{[ 2 ]}

สำหรับการศึกษาทางซีรั่มวิทยา การรักษาอีพิโทปบนพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากโครงสร้างไวรัสที่ยื่นออกมาเหล่านี้เป็นตัวกลางในการจับแอนติบอดี ความเป็นแอนติเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาวัคซีน ซึ่งประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของโฮสต์อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลาง^{[ 2 ]}

ในทางตรงกันข้าม สำหรับการศึกษาระดับโมเลกุล การรักษาสารพันธุกรรมของไวรัส เช่น RNA หรือ DNA มีความสำคัญมากกว่าโครงสร้างบนพื้นผิว ข้อกำหนดนี้เป็นหัวใจสำคัญของวิธีการวินิจฉัยทางจุลชีววิทยาหลายวิธี รวมถึง PCR เทคนิคการขยายสัญญาณอื่นๆ และการจัดลำดับดีเอ็นเอ

การทำให้ไวรัสไม่ทำงานสามารถทำได้โดยวิธีการทางกายภาพหรือทางเคมี และมักจะใช้การผสมผสานของวิธีการต่างๆ ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับไวรัสที่ก่อโรคสูง ซึ่งความปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์เป็นสิ่งสำคัญเพื่อขจัดความเสี่ยงจากการสัมผัส^{[ 2 ]}

วิธีการทำให้ไม่ทำงานทางกายภาพ ได้แก่ ความร้อน (การพาสเจอร์ไรส์) แสงอัลตราไวโอเลต (UV) รังสีแกมมา และการทำให้ไม่ทำงานโดยการเปลี่ยนแปลงค่า pH วิธีการทางเคมี ได้แก่ เกลือ chaotropic ที่มีกัวนิดิเนียมเป็นองค์ประกอบ สารซักฟอก (เช่นโซเดียมโดเดซิลซัลเฟต [SDS] เมทานอลสารประกอบ Tween ไตรตัน X-100) β-โพรพิโอแลคโตนไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และอัลดีไฮด์ (เช่นฟอร์มาลดีไฮด์พาราฟอร์มาลดีไฮด์กลูตารั ลดีไฮด์ ) รวมถึงไดซัลไฟด์อะโรมาติก^{[ 2 ]}นอกจากนี้ สารประกอบที่ไวต่อแสงยังเป็นสารเคมีประเภทหนึ่งที่ต้องอาศัยการเหนี่ยวนำด้วยแสง เช่น พโซราเลน 1,5-ไอโอโดแนฟทิลอะไซด์ เมทิลีนบลูและไรโบฟลาวิน^{[ 2 ]}

การยับยั้งการทำงานของตัวทำละลาย/ผงซักฟอก (S/D)

กระบวนการนี้ซึ่งพัฒนาโดยศูนย์โลหิตนิวยอร์ก [ ⁹^{] เป็นวิธีการทำลายไวรัส}^ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน โดยส่วนใหญ่ใช้ใน อุตสาหกรรม พลาสมาเลือดโดยองค์กรมากกว่า 50 แห่งทั่วโลกและสภากาชาดอเมริกัน อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพเฉพาะกับไวรัสที่มีเปลือกหุ้มเป็นไขมันเท่านั้น สารซักฟอกที่ใช้ในวิธีนี้จะขัดขวางการโต้ตอบระหว่างโมเลกุลในเปลือกหุ้มไขมันของไวรัส ไวรัสที่มีเปลือกหุ้มส่วนใหญ่ไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีเปลือกหุ้มไขมัน ดังนั้นจึงถูกทำลายเมื่อสัมผัสกับสารซักฟอกเหล่านี้ ไวรัสอื่นๆ อาจไม่ถูกทำลาย แต่จะไม่สามารถสืบพันธุ์ได้ ทำให้ไม่ก่อให้เกิดการติดเชื้อ ตัวทำละลายสร้างสภาพแวดล้อมที่ปฏิกิริยาการรวมตัวระหว่างเปลือกหุ้มไขมันและสารซักฟอกเกิดขึ้นได้เร็วขึ้น สารซักฟอกที่ใช้โดยทั่วไปคือTriton X- 100

กระบวนการนี้มีข้อดีหลายประการเช่นเดียวกับเทคนิคการกำจัดแบบ "ดั้งเดิม" กระบวนการนี้ไม่ทำให้โปรตีนเสียสภาพ เนื่องจากสารชะล้างจะส่งผลกระทบเฉพาะไขมันและอนุพันธ์ของไขมันเท่านั้น กระบวนการนี้สามารถกำจัดไวรัสได้ 100% และอุปกรณ์ก็ค่อนข้างเรียบง่ายและใช้งานง่าย จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อทำให้วัสดุที่ไวรัสถูกทำลายแล้วบริสุทธิ์ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของกระบวนการในขั้นตอนถัดไป

การบำบัดแบบ S/D ใช้สารเคมีที่หาได้ง่ายและค่อนข้างราคาไม่แพง แต่สารเคมีเหล่านี้จะต้องถูกกำจัดออกจากผลิตภัณฑ์ก่อนการจัดจำหน่าย ซึ่งจะทำให้ต้องมีขั้นตอนการผลิตเพิ่มเติม เนื่องจากกระบวนการนี้จะกำจัด/ทำให้เยื่อหุ้มไขมันของไวรัสไม่ทำงาน ไวรัสที่ไม่มีเยื่อหุ้มไขมันใดๆ จึงจะไม่ได้รับผลกระทบ นอกจากนี้บัฟเฟอร์ที่ใช้ในกระบวนการนี้ ก็ไม่มีผลในการทำให้ไวรัสไม่ทำงานเช่นกัน

การพาสเจอร์ไรซ์

การทำให้ไวรัสไม่ทำงานโดยวิธีการพาสเจอร์ไรส์นั้นมีประสิทธิภาพสูง หากโปรตีนที่ต้องการปกป้องมีความทนทานต่อความร้อนมากกว่าสิ่งเจือปนของไวรัสที่ปนอยู่ในสารละลาย ข้อดีที่สำคัญของกระบวนการประเภทนี้คือ ใช้อุปกรณ์ที่ไม่ซับซ้อน และมีประสิทธิภาพทั้งกับไวรัสที่มีเปลือกหุ้มและไม่มีเปลือกหุ้ม เนื่องจากกระบวนการพาสเจอร์ไรส์เกี่ยวข้องกับการเพิ่มอุณหภูมิของสารละลายให้สูงพอที่จะทำให้ไวรัสเสียสภาพ จึงไม่สำคัญว่าไวรัสจะมีเปลือกหุ้มหรือไม่ เพราะเปลือกหุ้มเพียงอย่างเดียวไม่สามารถปกป้องไวรัสจากอุณหภูมิสูงเช่นนั้นได้ อย่างไรก็ตาม มีโปรตีนบางชนิดที่พบว่าทำหน้าที่เป็นสารกันความร้อนสำหรับไวรัส แน่นอนว่า หากโปรตีนเป้าหมายไม่ทนความร้อน การใช้วิธีนี้อาจทำให้โปรตีนเป้าหมายเสียสภาพเช่นเดียวกับสิ่งเจือปนของไวรัส การบ่มโดยทั่วไปใช้เวลา 10 ชั่วโมง และดำเนินการที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส

การยับยั้งด้วยค่า pH ที่เป็นกรด

ไวรัสบางชนิด เมื่อสัมผัสกับค่า pH ต่ำ จะเสียสภาพไปเองโดยธรรมชาติ เช่นเดียวกับการพาสเจอร์ไรส์ เทคนิคการยับยั้งไวรัสนี้มีประโยชน์หากโปรตีนเป้าหมายทนต่อค่า pH ต่ำได้ดีกว่าสิ่งเจือปนของไวรัส เทคนิคนี้มีประสิทธิภาพกับไวรัสที่มีเปลือกหุ้ม และอุปกรณ์ที่ใช้โดยทั่วไปนั้นเรียบง่ายและใช้งานง่าย อย่างไรก็ตาม วิธีการยับยั้งแบบนี้ไม่ได้ผลดีเท่ากับไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้ม และยังต้องใช้ความร้อนสูงด้วย ดังนั้น เพื่อที่จะใช้วิธีนี้ โปรตีนเป้าหมายต้องทนต่อค่า pH ต่ำและอุณหภูมิสูง ซึ่งน่าเสียดายที่โปรตีนทางชีวภาพหลายชนิดไม่เป็นเช่นนั้น โดยทั่วไปแล้ว การบ่มในกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นที่ค่า pH 4 และใช้เวลาตั้งแต่ 6 ชั่วโมงถึง 21 วัน

การทำให้ไม่ทำงานด้วยกรดมักใช้ในกระบวนการผลิต ยาชีวเภสัชภัณฑ์ที่ใช้ แอนติบอดีโมโนโคลนอลกระบวนการนี้ประกอบด้วยการลดค่า pH ให้ใกล้เคียงหรือต่ำกว่า 3.6 และบ่มอย่างน้อยสามสิบนาทีที่อุณหภูมิห้อง^{[ 10 ]}

การยับยั้งด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)

รังสี UV สามารถทำลาย DNA ของสิ่งมีชีวิตได้โดยการสร้าง ไดเมอร์ ของกรดนิวคลีอิกอย่างไรก็ตาม ความเสียหายมักไม่รุนแรงเนื่องจากรังสี UV สามารถทะลุผ่านเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตได้น้อย แต่รังสี UV สามารถนำมาใช้ในการยับยั้งไวรัสได้ เนื่องจากอนุภาคไวรัสมีขนาดเล็กและรังสี UV สามารถเข้าถึงสารพันธุกรรม ทำให้เกิดการรวมตัวเป็นไดเมอร์ของกรดนิวคลีอิก เมื่อ DNA รวมตัวเป็นไดเมอร์แล้ว อนุภาคไวรัสจะไม่สามารถจำลองสารพันธุกรรมของตนเองได้ ซึ่งจะป้องกันการแพร่กระจายของไวรัส

แสงยูวีร่วมกับไรโบฟลาวินได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการลดเชื้อโรคในผลิตภัณฑ์การถ่ายเลือด^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}ไรโบฟลาวินและแสงยูวีทำลายกรดนิวคลีอิกในไวรัส แบคทีเรีย ปรสิต และเม็ดเลือดขาวของผู้บริจาค ทำให้ไม่สามารถจำลองตัวเองและก่อให้เกิดโรคได้^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}

การศึกษาสไปค์

ในหลายกรณี ความเข้มข้นของไวรัสในตัวอย่างที่กำหนดนั้นต่ำมาก ในกระบวนการสกัดอื่นๆ ระดับของสิ่งเจือปนที่ต่ำอาจไม่สำคัญ แต่เนื่องจากไวรัสเป็น สิ่งเจือปนที่ก่อให้เกิด การติดเชื้อแม้เพียงอนุภาคไวรัสเดียวก็อาจเพียงพอที่จะทำลายกระบวนการทั้งหมดได้ ด้วยเหตุนี้ จึงต้องมีมาตรการพิเศษเพื่อกำหนดวิธีการกำจัดหรือทำให้ไวรัสไม่ทำงานที่เหมาะสมสำหรับไวรัสทุกชนิดที่กำลังสกัดจากสารละลายทุกชนิด

การศึกษาแบบ Spikingถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะเพื่อจุดประสงค์นี้ การศึกษาแบบ Spiking คือการศึกษาที่ทำขึ้นเพื่อกำหนดวิธีการที่เป็นไปได้ในการกำจัดหรือทำให้ไวรัสไม่ทำงาน ผลลัพธ์ของการศึกษาเหล่านี้เป็นตัวเลข และจากตัวเลขเหล่านี้ นักวิจัยสามารถกำหนดได้ว่ากระบวนการที่ทำการศึกษาจะเหมาะสมกับไวรัสที่พวกเขากำลังพยายามสกัดและสารละลายที่พวกเขากำลังพยายามสกัดหรือไม่

วิธีการ

จากการทดลองพบว่า การเพิ่มจำนวนไวรัส (หรือระดับกิจกรรม) ของตัวอย่างขึ้นเป็น 10⁴ ^หรือ 10⁵ ^เท่าของจำนวนเดิม จะทำให้สัดส่วนการกำจัด/ยับยั้งไวรัสเปลี่ยนแปลงไปเพียงหนึ่งอันดับเท่านั้นจากความรู้ดังกล่าว จึงได้มีการสร้างการศึกษาแบบ "สไปค์" ขึ้น โดยเพิ่มจำนวนไวรัส (หรือระดับการทำงาน) ขึ้นเป็น 10⁴ ^หรือ 10⁵ ^เท่าของตัวอย่างเดิม จากนั้นจึงนำจำนวนหรือระดับกิจกรรมที่สูงขึ้นนี้ไปผ่านกระบวนการและทำให้บริสุทธิ์ โดยจะวัดจำนวนหรือระดับกิจกรรมที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของกระบวนการ และใช้ในการคำนวณปัจจัยการลดลง

ปัจจัยการลดลง

ปัจจัยการลด (RF) สำหรับขั้นตอนการกำจัดหรือการทำให้ไวรัสไม่ทำงานจะคำนวณโดยใช้สมการต่อไปนี้: ^{[ 16 ]}

RF = log [(V1 x T1)/(V2 x T2)]

โดยที่: V1 = ปริมาตรของวัตถุดิบที่ปนเปื้อนก่อนขั้นตอนการกำจัด; T1 = ความเข้มข้นของไวรัสในวัตถุดิบที่ปนเปื้อนก่อนขั้นตอนการกำจัด; V2 = ปริมาตรของวัสดุหลังจากขั้นตอนการกำจัด; และ T2 = ความเข้มข้นของไวรัสในวัสดุหลังจากขั้นตอนการกำจัด

ปัจจัยการลดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตบางอย่างขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ซึ่งบางส่วนได้แก่:

ความเข้มข้นเริ่มต้นของไวรัสที่คาดการณ์ไว้
ผลิตภัณฑ์ที่กำลังได้รับการทำให้บริสุทธิ์
ปริมาณเชื้อไวรัสที่ก่อให้เกิดการติดเชื้อ (สำหรับ การใช้งาน ในร่างกาย )
การทำให้ไม่ทำงานถือเป็นทางเลือกที่เหมาะสมแทนการกำจัดออกทั้งหมดหรือไม่
ศักยภาพของห้องปฏิบัติการ
ความยากง่ายของวิธีการทำให้ไม่ทำงานหรือกำจัดออกไป

แอปพลิเคชัน

เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหารและยา แต่ยังมีการประยุกต์ใช้กระบวนการแปรรูปไวรัสในด้านอื่นๆ อีก ได้แก่:

การฟอกอากาศ (Millipore) ^{[ 17 ]}
วัคซีน
การวิเคราะห์ทางซีรั่มวิทยา
การวิเคราะห์ระดับโมเลกุล
การสกัดตัวอย่างไวรัส
การทำน้ำให้บริสุทธิ์
การทำให้ ไวรัสเวสต์ไนล์ไม่ทำงาน

[ 1 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

9

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

ไม่มีชื่อบทความ