A novel ultra-high-pressure inactivation process for rapid manufacture of inactivant-free porcine epidemic diarrhea virus inactivated vaccines

في عالم الإنتاج الحيواني، غالباً ما تعتمد صحة القطيع على أداة بسيطة ولكنها حيوية: اللقاح. بالنسبة للعديد من الأمراض الفيروسية، يقوم العلماء بابتكار هذه اللقاحات عن طريق أخذ الفيروس الذي يسبب المرض وجعله غير ضار، وهي عملية تُعرف باسم "التعطيل". ثم يُحقن هذا الفيروس الميت في الحيوان لتدريب جهازه المناعي على التعرف على التهديد الحقيقي ومحاربته دون التسبب في المرض. ومع ذلك، فإن الطريقة التقليدية لقتل هذه الفيروسات لها عيب كبير؛ فهي تعتمد غالباً على مواد كيميائية قاسية، مثل الفورمالديهايد، لتفكيك الفيروس. وبينما تعد هذه المواد فعالة في إيقاف الفيروس، إلا أنها قد تترك وراءها آثاراً يجب غسلها بعناية فائقة، كما أن العملية نفسها قد تؤدي أحياناً إلى إتلاف الأجزاء ذاتها من الفيروس التي يحتاج الجهاز المناعي لرؤيتها، مما قد يجعل اللقاح أقل فعالية أو غير مستقر.

هذا التحدي يبرز بشكل خاص مع فيروس الإسهال الوبائي الخنزيري، وهو مسبب مرض شديد العدوى يسبب مشاكل حادة في المعدة والأمعاء لدى الخنازير. ينتشر هذا المرض بسرعة ويشكل تهديداً كبيراً لصناعة الخنازير العالمية، مما يجعل الحاجة إلى لقاحات موثوقة وآمنة أمراً ملحاً. وقد سعى الباحثون طويلاً لإيجاد طريقة لتعطيل هذا الفيروس دون استخدام مواد كيميائية قد تغير بنيته أو تترك بقايا ضارة. والهدف هو إيجاد طريقة توقف الفيروس عن التكاثر مع الحفاظ على شكله سليماً بما يكفي لتعليم الجهاز المناعي درساً صحيحاً.

استكشف فريق من العلماء مؤخراً نهجاً مختلفاً، حيث توجهوا نحو القوة الفيزيائية القصوى بدلاً من العوامل الكيميائية. فقد بحثوا في تقنية تُسمى "الضغط فائق الارتفاع"، والتي تتضمن عصر مادة بقوة هائلة لتغيير خصائصها. وفي دراستهم، طبقوا هذا الضغط على فيروس الإسهال الوبائي الخنزيري لمعرفة ما إذا كان بإمكانه قتل الفيروس تماماً مع الحفاظ على الهياكل الدقيقة التي تحفز الاستجابة المناعية. وبعد اختبار ظروف مختلفة، حددوا بروتوكولاً معيناً كان الأفضل أداءً: وهو إخضاع الفيروس لضغط قدره 550 ميجاباسكال لمدة 60 دقيقة. وهذا المستوى من الضغط يعادل تقريباً وزن سيارة صغيرة تستقر على طرف إصبع، وإن كان يُطبق في هذه الحالة بشكل موحد على العينة بأكملها.

كشفت نتائج هذا العلاج بالضبط كيف هزم الضغط الفيروس. فبموجب هذا العصر الشديد، تعرضت المادة الوراثية للفيروس، وهي عبارة عن شريط طويل من الحمض النووي الريبي (RNA)، لكسور غير قابلة للإصلاح. ووجد الباحثون أن جزءاً معيناً من هذا الرمز الوراثي، المسؤول عن صنع بروتين يسمى nsp11، كان عرضة بشكل خاص للضغط وتفكك. هذا التدمير للمخطط الوراثي ضمن عدم قدرة الفيروس على التكاثر أو التسبب في المرض. ومن الأهمية بمكان أن الغلاف الخارجي للفيروس، الذي يحتوي على السمات الرئيسية التي يتعرف عليها الجهاز المناعي، ظل سليماً إلى حد كبير؛ فقد كسر الضغط التعليمات الداخلية دون سحق الهوية الخارجية للفيروس.

وللتأكد من أن هذه الطريقة الجديدة أنتجت لقاحاً بجودة اللقاح التقليدي، اختبر الباحثون ذلك على الخنازير. فقد قارنوا بين الحيوانات التي حُقنت باللقاح المعالج بالضغط وأولئك الذين أُعطوا اللقاح القياسي المعالج بالفورمالديهايد. وأظهرت الخنازير التي تلقت اللقاح الجديد استجابات مناعية قوية، حيث أنتجت أجساماً مضادة في دمها وفي أغشيتها المخاطية بنفس فعالية الخنازير التي أُعطيت الحقنة التقليدية. وأشار هذا إلى أن الفيروس المعالج بالضغط لم يكن آمناً فحسب، بل كان قادراً أيضاً على تعليم الجهاز المناعي كيفية محاربة العدوى الحقيقية.

تخلص الدراسة إلى أن طريقة الضغط فائق الارتفاع هذه توفر ميزة واضحة على التعطيل الكيميائي. فمن خلال تجنب المواد الكيميائية القاسية، تلغي هذه العملية الحاجة إلى إزالة البقايا السامة وتمنع احتمال تلف سطح الفيروس الذي قد يحدث بسبب الفورمالديهايد. وتوفر الظروف المحددة المتمثلة في 550 ميجاباسكال لمدة 60 دقيقة معياراً واضحاً وفعالاً لتصنيع هذه اللقاحات. ويشير هذا النهج إلى مسار لإنتاج لقاحات أكثر أماناً واستقراراً للخنازير، بالاعتماد على قوة القوة الفيزيائية للقيام بمهمة كانت المواد الكيميائية تتولاها تقليدياً، ولكن بدقة أكبر وآثار جانبية أقل.