常用血液制品病毒灭活的研究进展

【摘 要】科学、有效的病毒灭活工艺是确保血液制品安全的重要措施,能够有效降低因输注血液制品而产生的患病风险。基于此,文章以血液制品病毒灭活为研究对象,首先分析了当前常用的集中血液制品病毒灭活技术,然后讨论了血液制品病毒灭活技术的发展趋势,希望对我国血液制品安全水平的提升有所帮助。

【关键词】血液制品;病毒灭活;技术

血液制品一般是指以健康人或经特异免疫的人的血浆为原材料,经过提纯、分离,最后制备成血浆蛋白、人血白蛋白、人凝血因子、人免疫球蛋白或其他血液细胞有形成分的统称。血液制品通常用于治疗及被动免疫预防。需要注意的是,由于血液制品的原材料主要来源于人,理论上通过血液传播的病毒也可通过血液制品进行传播,因此,需要对血液制品进行全面的病毒灭活和去除工作,提高血液制品的安全性。

一、常用血液制品病毒灭活工艺研究现状

(一)S/D处理法

S/D处理法是利用有机溶剂/表面活性剂分解脂包膜病毒的类脂膜,使其失去黏附、感染和复制能力的灭活技术,并且大多数血液制品在经过S/D处理后还能保持蛋白质的生物活性。常用有机溶剂为磷酸三丁酯(TNBP),表面活性剂有胆酸钠、吐温80、TritonX-45、TritonX-100等。S/D法中所使用的有机溶剂和表面活性剂需要在灭活之后去除,以免对相关蛋白的回收率和纯度造成影响。根据欧洲药典,S/D处理的最后产物所允许的残留量分别是TNBP小于2和TritonX-100少于5,事实上,在发达国家,大多数S/D血浆中的添加剂检测阈值分别低于0.5和1,其毒性水平比欧洲药典的低得多。需要注意的是,该方法只适用于对脂包膜病毒的灭活处理,对于无外壳病毒则需要辅助使用其他灭活方法,而且灭活剂的去除过程不仅复杂而且较为昂贵。

(二)低pH孵化法

低pH值孵化法是指在pH=4,温度为30~37℃的环境下,持续保温20h,使病毒中的某些成分发生变质作用,从而降低病毒复制能力的技术。通常情况下,pH值越低,其灭活能力越强。在具体应用时,一般通过加入盐酸来制造酸性环境。免疫球蛋白在低pH值条件下蛋白质功能活性较稳定。国外学者在研究人细小病毒4(PARV4)的失活中,用1mol/L盐酸将血液制品调整到目标pH值,通过比较pH=3.5时,不同孵化时间(10min~6h)内人细小病毒4(PARV4)、细小病毒B19(B19V)和鼠微小病毒(MVM)的灭活滴度情况。结果显示B19V在pH=3.5酸化情况下,几乎立即丧失感染性,且病毒滴度下降;PARV4病毒滴度下降;MVM病毒滴度几乎不改变。这3种病毒对低pH值处理的抵抗力为MVM>PARV4>B19V。由此可见,该方法有着良好的脂包膜病毒灭活效果,而对于非脂包膜病毒的灭活作用却十分有限;此外,该技术的灭活周期较长,需要孵化21天。

(三)巴氏消毒法

巴氏消毒法是指在60℃的环境下,对血液制品进行连续加热处理(≥10h),从而破坏病毒蛋白质和核算结构,使其失去复制能力的灭活技术。同时,该技术能够有效削弱病毒的传染能力。但是,该方法常用于对血浆、免疫球蛋白、凝血因子、抗凝血剂以及蛋白酶抑制剂等产品的病毒灭活工作。该方法已公认能大大降低病毒的危险性,至今尚未见有病毒传播的报道。需要注意的是,巴氏消毒法虽然是常用的病毒灭活方法,但是其所采用的高温条件会使血浆蛋白等具有热不稳定的产品过度变性,存在蛋白质结构发生改变而丧失蛋白聚合及功能活性的风险,因此需要加入稳定剂以减小病毒灭活的速率。

(四)干热法

干热法是指对冻干的血液制品进行热处理,当前主要用于对凝血因子的处理。该技术的原理同巴氏消毒法类似,但是该技术的处理温度为60~100℃,持续时间为30min~4d,并且需要加入稳定剂防止血浆蛋白的过度变性。在具体应用时,一般温度越高,病毒灭活时间就越短。典型的处理条件包括60℃时,处理时间为96h;80℃时,处理时间为72h;100℃时,处理时间为30min。影响干热灭活凝血因子中病毒效果的因素很多,如制品中保护剂的类型及其加量、冻干效果等,因此在实际生产过程巾要严格操作。此外,干热法在应用时,其产率较其他技术而言会有10%~30%的降幅,产品的可利用性也相应降低,进而导致生产成本增加。

(五)纳米膜过滤

纳米膜过滤技术主要利用病毒颗粒与蛋白分子大小差异,通过纳米级的滤膜将病毒除去。尹惠琼等通过PegasusSV4纳米膜对不同企业提供的5%静注人免疫球蛋白样品和重组人源化单克隆抗体样品进行病毒过滤验证,其中,静注人免疫球蛋白样品有效处理量为60~110L/m2,蛋白处理量3.12~5.72kg/m2;重组人源化单克隆抗体样品的有效处理量为40L/m2。对于未能检测到病毒滴度的样品,取其最低稀释倍数孔上清接种敏感细胞,盲传3代,结果均未观察到细胞病变。纳米膜过滤较其他技术而言,对血液组成成分的影响更小一些,并且在去除小病毒(<20nm)方面有着显著的应用优势,但是,其过滤质量很容易受到纳米膜生产质量和产品品质影响,存在过滤不彻底的可能。

二、发展趋势

对于血液制品中的病毒灭活,其关键在于在灭活脂包膜和非脂包膜病毒的同时,还要有效保证蛋白质的质量。纵观上文所述的病毒灭活技术,这些技术虽然均可以较为有效达到病毒去活的目的,但是也有着各种各样的不足,因此,相关学者还要进一步加强对病毒灭活技术的研究。而除了上文所述一些常用血液制品病毒灭火技术以外,另外还有一些灭活工艺虽有较大的不足,但也已实现临床应用,如化学方法中的辛酸处理法、亚甲蓝光化学处理法,物理方法中的射线辐照法、紫外线辐照法。其中,紫外线照射将成为未来病毒灭活方法的优选之一,具有以下两大应用优势:第一,无论是脂包膜还是非脂包膜病毒,均可实现高效灭活;第二,紫外线照射灭火过程不会引入任何杂质,有效避免了二次污染,具有较高的安全性。需要注意的是,该方法在灭活过程中也会对蛋白质造成一定的影响,因此,探索紫外照射剂量、寻找更好的蛋白质保护剂是该技术的关键所在。如果能将此剂量应用于工业化生产中,将大大地提高病毒灭活的效率,节省时间。

三、结束语

总而言之,血液制品安全的重要性是毋庸置疑的,为有效提高血液制品病毒灭活的质量和有效性,并且保证其效果,各国学者为此做出了巨大努力,并且也找出了众多的有效方法。需要注意的是,随着生物的进化与发展,未来将会出现更多的病毒种类,进而威胁到血液制品的安全性,因此需要不断加强对血液制品病毒灭活及去除技术的研究,促进血液制品安全性的提升。

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