ایمنی ویروسی در عصر تولیدات پیشرفته زیستی

با تداوم انقلاب محصولات زیست‌دارویی مشتق از خطوط سلولی پستانداران در حوزه سلامت، تضمین ایمنی ویروسی این محصولات همچنان یکی از ارکان اصلی برتری در فرآیندهای تولید محسوب می‌شود. آلودگی‌های ویروسی در بیولوژیک‌ها، هرچند نادر، می‌توانند خطرات جدی ایجاد کنند—چه از منابع خارجی ناخواسته و چه از ذرات شبه‌رتروویروس درون‌زاد (RVLP) که به‌صورت طبیعی در خطوط سلولی نظیر سلول‌های تخمدان همستر چینی (CHO) یا سلول‌های میلومای موش وجود دارند.

برای محافظت از بیماران، نهادهای نظارتی از جمله سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) انجام مطالعات سخت‌گیرانه حذف ویروس را در قالب درخواست مجوز بیولوژیکی (BLA) الزامی می‌دانند. این مطالعات میزان توانایی فرآیندهای تصفیه در حذف یا غیرفعالسازی ویروس‌ها را ارزیابی می‌کنند.

در این مطالعه به‌روز، محققان FDA داده‌های ۱۲۱ مورد از درخواست‌های BLA (بین سال‌های ۱۹۹۵ تا ۲۰۲۱) را بررسی کرده‌اند، که گسترش قابل‌توجهی نسبت به تحلیل قبلی در سال ۲۰۱۰ دارد. این کار یک ارزیابی قوی و مبتنی بر داده از عملیات حذف ویروس، شامل مقایسه روش‌های سنتی و فناوری‌های نوین، و شناسایی روندها و بهترین رویه‌ها در تولید آنتی‌بادی‌های مونوکلونال (mAb) ارائه می‌دهد.

جمع‌آوری داده و روش‌شناسی: بررسی سه دهه از حذف ویروس

داده‌های مورد بررسی از درخواست‌های نظارتی FDA برای محصولات زیستی مشتق از سلول‌های پستانداران استخراج شده‌اند. سیستم‌های مبتنی بر میکروب، حشره یا گیاه در این مطالعه لحاظ نشده‌اند و تمرکز اصلی بر روی mAbها، داروهای پیوندی آنتی‌بادی-دارو، و پروتئین‌های نوترکیب بوده است.

هر «رکورد» در پایگاه داده یک مطالعه منحصربه‌فرد حذف ویروس تحت شرایط خاص فرآیندی را نمایان می‌سازد، از جمله:

• نوع عملیات واحد (مثلاً فیلتراسیون، کروماتوگرافی)

• نوع ویروس و روش تشخیص

• متغیرهای فرآیند (مثل pH، زمان انکوباسیون، فشار)

روش‌های تشخیص ویروس شامل آزمون‌های عفونت‌زایی (مانند TCID₅₀ و Plaque assay) و آزمون‌های مبتنی بر اسید نوکلئیک (مثل qPCR) بوده‌اند. این تمایز اهمیت دارد، چرا که نوع آزمون بر مقدار محاسبه‌شده کاهش لگاریتمی ویروس (LRV) تأثیرگذار است—شاخصی برای سنجش میزان حذف ویروس از محصول.

روندهای تولید: خطوط سلولی و تولید ذرات شبه‌رتروویروسی

خط سلولی مورد استفاده در تولید تأثیر مستقیمی بر ایمنی ویروسی دارد. سلول‌های CHO پرکاربردترین بودند (۸۳٪ از درخواست‌ها) و غلظت RVLP به‌طور معناداری در آن‌ها کمتر از خطوط سلولی دیگر مانند NS0 یا Sp2/0 گزارش شد.

• غلظت متوسط RVLP در برداشت‌های CHO: حدود 9.2 × 10^7 ذره/میلی‌لیتر

• در سایر سلول‌های جوندگان: 6.6 × 10^9 ذره/میلی‌لیتر

→ تفاوتی در حدود دو مرتبه لگاریتمی

با وجود این تفاوت‌ها، هر دو نوع خط سلولی معمولاً به فاکتور ایمنی دوز بالاتر از ۹ لگاریتم (log₁₀) دست یافته‌اند که نشان‌دهنده حاشیه ایمنی بالا است. تنها سه مورد بین ۴ تا ۶ log₁₀ قرار داشتند، که هنوز در محدوده قابل‌قبول مطابق با دستورالعمل ICH Q5A هستند.

ویروس‌های مدل: استانداردهای صنعتی برای مطالعات حذف

پایگاه داده شامل ۱۴ ویروس مدل از ۹ خانواده مختلف بود که در اندازه، ساختار و مقاومت تفاوت داشتند. ویروس‌های پرکاربردتر:

• ویروس لوسمی موش (MuLV) – خانواده Retroviridae

• ویروس مینیاتوری موش (MMV) – خانواده Parvoviridae

• ویروس Reovirus نوع ۳ (REO3) – خانواده Reoviridae

• ویروس شبه‌هاری (PsRV) – خانواده Herpesviridae

این ویروس‌ها نماینده تهدیدهای ویروسی دنیای واقعی هستند و در پروتکل‌های اعتبارسنجی حذف ویروس صنعتی، به‌عنوان استاندارد به‌کار می‌روند.

فناوری‌های اصلی حذف ویروس: مرور عملکرد به‌روز شده

۱. غیرفعالسازی شیمیایی (pH پایین و حلال/دترجنت)

• pH پایین (۳.۵–۳.۸) به مدت حداقل ۶۰ دقیقه، همچنان استاندارد طلایی برای غیرفعالسازی ویروس‌های پوشش‌دار است.

• LRV میانه برای رتروویروس‌ها: ۵.۴

• برای ویروس‌های هرپس: ۶.۰

• زمان انکوباسیون کوتاه‌تر، نتایج ضعیف‌تری به همراه داشت.

• غیرفعالسازی با حلال/دترجنت (S/D):

• از عوامل مانند Triton X-100 یا ترکیب Polysorbate 80 + TnBP استفاده شد.

• Triton X-100 مؤثرتر بود و استفاده از آن در سال‌های اخیر افزایش یافته است.

۲. فیلتراسیون بازدارنده ویروس (VRF)

فیلترها به سه دسته تقسیم شدند:

• فیلترهای ویروس بزرگ (LVF)

• فیلترهای نسل اول ویروس کوچک (G1SVF)

• فیلترهای نسل دوم ویروس کوچک (G2SVF)

• همه فیلترها در حذف ویروس‌های بزرگ عملکرد خوبی داشتند.

• ویروس‌های پاروو چالش‌برانگیزتر بودند به‌دلیل اندازه کوچک.

• G2SVF از G1SVF بهتر عمل کرد:

• LRV میانه بالاتر: ۵.۸ در مقابل ۵.۱ log₁₀

• تغییرپذیری کمتر، رخدادهای عبور کمتر

• مطالعات توقف جریان (pause) که از سال ۲۰۱۳ معرفی شدند، تأثیر منفی بر حذف ویروس نداشتند.

۳. کروماتوگرافی: از سنتی تا نسل جدید

• Protein A chromatography – مرحله اولیه تصفیه mAbها:

• حذف ویروسی محدود (۱–۴ log₁₀)

• احتمال غیرفعالسازی جزئی ویروس‌های پوشش‌دار به‌دلیل بافرهای اسیدی

• کروماتوگرافی تبادل آنیونی (AEX) – به‌ویژه در حالت flow-through:

• حذف قوی ویروس‌ها (اغلب >۴ log₁₀)

• کروماتوگرافی تبادل کاتیونی (CEX) و برهم‌کنش هیدروفوبیک (HIC):

• حذف ویروسی پایین‌تر (معمولاً <۴ log₁₀)

• نسل جدید: MM-AEX و MA-AEX

• عملکرد برابر یا بهتر از AEX سنتی

• MM-AEX: حذف >۴.۵ log₁₀ برای پاروو حتی در هدایت‌پذیری بالا

• MA-AEX: عملکرد مشابه با مزیت‌های سرعت و فشار پایین

استفاده مجدد از رزین‌ها: حفظ عملکرد حذف ویروسی

رزین‌های کروماتوگرافی مانند Protein A، AEX و CEX به‌طور گسترده تا ۳۰۰ چرخه استفاده مجدد شده‌اند.

• هیچ کاهش قابل‌توجهی در LRV بین رزین‌های تازه و استفاده‌شده مشاهده نشد.

→ نشان‌دهنده دوام و قابلیت اطمینان فناوری‌های رزینی مدرن است.

نکات کلیدی و پیامدهای راهبردی

• سلول‌های CHO همچنان زیرلایه غالب و ایمن‌تر به‌دلیل RVLP پایین‌تر هستند.

• pH پایین، VRF (به‌ویژه G2SVF)، و AEX بهترین ابزارها برای حذف ویروس هستند.

• فناوری‌های نوین مانند MM-AEX و MA-AEX انعطاف‌پذیری بالا را بدون کاهش عملکرد فراهم می‌کنند.

• استفاده مجدد از رزین‌ها بدون افت ایمنی امکان‌پذیر است.

• ویروس‌های پاروو چالش‌برانگیزترین هدف باقی‌مانده‌اند، اما پیشرفت‌ها در فیلتراسیون و کروماتوگرافی در حال پر کردن این شکاف‌اند.

• مطالعات توقف جریان و رویکردهای ماژولار در حال گسترش هستند و استراتژی‌های اعتبارسنجی مؤثرتری را امکان‌پذیر می‌سازند.

نتیجه‌گیری: تقویت پایه‌های ایمنی ویروسی

تحلیل به‌روز FDA تأیید می‌کند که عملیات واحد اصلی حذف ویروس، در کنار بهره‌گیری هدفمند از فناوری‌های نوظهور، همچنان ضمانت قدرتمندی برای ایمنی در تولید محصولات زیستی فراهم می‌آورند.

با پیشرفت صنعت زیست‌فناوری، این رویکرد مبتنی بر داده در درک حذف ویروسی، بینشی ارزشمند برای طراحی فرآیندهای کارآمد، مقیاس‌پذیر و ایمن به تولیدکنندگان ارائه می‌دهد—چه در تولید آنتی‌بادی‌های مونوکلونال، چه در ارزیابی خطرات برای بیولوژیک‌های جدید.

منبع : An updated analysis of viral clearance unit operations for biotechnology manufacturing