DE1492042A1 - Antigenherstellung - Google Patents
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Description
P 14 92 042. 4
Neue unterlagen
Neue unterlagen
MBRCK A CO., INC. 126 Saat Lincoln Avenue, Rahway, New Jersey 07065, V.St.A1
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von B.-pertussis-Antigen
und die Verwendung dieses Antigene zur Herstellung von mono- oder polyvalenten Vakzinen, die von jeglichem
wesentlichen Gehalt an Zellmaterial des B. pertussis frei sind.
0er Keuchhusten ist als eine akute, stark übertragbare, infektiöse
Erkrankung definiert, die von B. pertussis hervorgerufen wird und bei Kindern im Alter von unter 4 Jahren gefährlich ist
und wahrscheinlich unter den Ursaohen der Kindersterblichkeit
an erster Stelle steht. Eine Immunisierung gegen diese Störung ist bisher durch Injektion abgetöteter Zellvakzine oder extrahierten
Antigens bewirkt worden. Das häufige Auftreten von Nebenreaktionen, wie Fieber, Empfindlichkeit, Entzündungen und
Nekroais, sowie die seltenen, aber entmutigenden Berlohte über
B»MphaUtl. h.b.n »it et«*·»
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Nachdruck Forschungen nach einer besseren Vakzine notwendig
gemacht.
Die vorliegende Erfindung macht ein B.-pertussis-Antigen
wesentlich verbesserter Form verfügbar, mit dem sich eine
bleibende Immunität gegen Keuchhusten erreichen lässt und das nicht die unerwünschten Nebeneffekte heute bekannter Vakzinen
ergibt. Sie stellt eine Vakzine zur Verfügung, die von Zellsubstanzen, die zum Teil toxisoh sind und für die
bei Verabreichung im Bändel verfügbarer Vakzinen beobachteten
Nebenreaktionen verantwortlieh sein können, frei 1st.
Ss wurde gefunden, dass sich eine wertvoll· Vakzine für die
Immunisierung gegen Keuohhuaten durch «Ine Reihe von Arbeitasohritten
erhalten lässt, bei denen nan Zellen dea B. pertuss.*
mechanisch zerlegt und das Antigen aus der Zellwand ohemisch
extrahiert. Es hat sieh gezeigt, das« das Sehut«antigen einen
einheitlichen Teil der Zellwand (manchmal auoh als Zelleeebrar
oder ZellhUlle bezeichnet) bildet) das Protoplasma der Zelle,
das den Kauptanteil des stickstoffhaltigen Materials enthalt,
besitzt nur eine geringe bis keine Schutzaktivität. Das Protoplasma enthält Jedoch in hoher Konzentration toxisches
Protein, das bei Laboratoriumstieren zum Tode und beim Vorliegen in den klinisch verabreichten Vfekzinen zu unerwünschten
Nebeneffekten führen kann.
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Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend in der Zerlegung der intakten B.-pertussis-Zelle und Isolierung
der Zellw3nde durch Schleudern oder auf anderem meohanisehen
Wege. Die isolierten Zellwände werden dann in wee ent Hohen
von Zellmaterial freigewaschen und mit einer Lösung eines Salzes der DesoxyoholsSure (z. B. als Alkali-, vorzugsweise
Natrium· und Kaliumsalz) extrahiert, welches das Schutzantigen
löslich macht und seine mechanische Abtrennung von der ZeIlwand
erlaubt.
Die in dem Verfahren gemäss der Erfindung eingesetzten
B.-pertueeiε-Zellen können auf jeden der bekannten» zweckentsprechenden
Medien gezüchtet werden« wie dem von Powell u.ar beschriebenen Holzkohie-Agar-Nsdlui (Public Health Report·
66, 346 (1951))» den von Verwey u. a. beschriebenen, flüssigen
Medien (J. Baot. 38, 127) oder de» Kulturmedium naoh Cohen-Wheeler
(Amer. J. Pub. Health, 36, 371 (19*6)). Naoh dem
Wachsen werden die Zellen durch Schleudern geerntet, und |
man kann die Zellen dann In der geernteten Form bei den
Verfahren genoss der Erfindung «insetsen oder die Zellpaste
bis zum Bedarf gefrieren und bei -30° C aufbewahren. Wenn gewünscht, kann man die geernteten Zellen lyophilisieren und
dann bis zum Bedarf aufbewahren oder die Zellen mit Merthiolate (Thlmerosal) oder nach anderen Methoden abtöten,
die von einer Zerstörungswirkung auf das Sohutzantlgen des B. pertussis frei sind.
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Die Zelion warden In keltern, destilliertem Wasser (2 bis 5° C)
wiedersuspenUert und in einer Fraktioniervorrichtung der
Bauart Ribi all Fractionator (Ivan Sorvall, Inc., Norwald,
Conn., V. St. A.) bei 2UO at (20 000 pci) und einer Temperatur
von 20° C oder darunter einer explosiven Dekompression unterworfen. Bei einem Druck von 2110 at erhält nan gute
Ergebnisse, aber es hat sioh gezeigt, dass zufriedenstellende
Ergebnisse allgemein bei DrUoken im Bereich von etwa 1050-bis
3550 at (etwa 15 000 bis 50 000 psi) erhalten werden. Auch
andere Mittel zur Zerlegung oder Zerreissung von Zellen und
Isolierung der Zellwände können Verwendung finden, wie Schallschwingung
en, mechanisches Mahlen usw., aber dl« Erfahrung zeigt, dass mit der explosiven Dekompression (in der Ribl
Pressure Cell) die höchsten Auebeuten an sauberen Wandmaterial
erhalten werden. Vor dem Einsäte wird die obengenannte
Fraktioniervorrichtung vorteilhafterweise sterilisiert, indem man ihr gesamtes Leitungssystem 24 Std. der Einwirkung von
Äthylenoxyd aussetzt und dann mit sterile« Stiokatoffgas spült.
Die Druckeinheit wird 1 Std. sterilisiert, vorzugsweise durch Zusammenbringen aller ihrer Teile mit fl-Propiolacton (0,5 %)
und dann Spülung mit sterilem, destilliertem Wasser. Zur Verbindung der Dckompressionskammer mit einem 8tiokstofftank
dient ein mehrphasiges. Bakterien zurückhaltendes Filter
oder anderes zweckentsprechendes Filter.
... i\ ..
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Die Suspension der B.-pertussie-Zellen wird In die Kompressionskammer
der Fraktioniervorrichtung eIngeführt,und in dieser
einem Druck von 1050 bis 3550 at ausgesetzt , wodurch die Zellen
in die rekompresslonekamnier getrieben werden, in der sie
explosiv bersten. Die Dekompressionskammer wird mit vorgekühltem Stickstoffgae, das man durch das mehrphasige Filter
und in die Kammer einleitet, auf 20° C oder darunter gehalten.
Dae von der DekompresslonBkammer abströmende, die Zellw^nde
und Protoplasma enthaltende Gut wird in einem in ein Eisbad λ
getauchten, sterilen JeMIter gesammelt.
Das abströmende, das geborstene Zellmaterial enthaltende Out
wird gesohleudert und das überstehende« fliesefähige Material
verworfen; das verbleibende Zellwand-Material kann mit kaltem Wasser gewaschen werden, um hoohtoxisohe, lösliche Protoplasmabestandteile
zu beseitigen. Die gewaschenen oder ungowasohenen Zellwände werden in einem Puffer auf eine Konzentration von
etwa 100 bis 2000 B/ml suspendiert, wobei in der Praxis im
allgemeinen eine Konzentration von 200 B/ml Anwendung finden ™
wird. Der Schutzantigen wird dann extrahiert« indem man die Zellwand-Suspension mit einem Salz der DesoxycholsSure auf
eine Endkonzentration von etwa 0*1 bis 10 % versetzt; zur Erzielung einer maximalen Extraktion Jedoch wird eine Endkonzentration
von etwa 0,25 bis 1 % bevorzugt. Ein pH-Bereloh
von etwa 8 bis 10 hat sich als für die Extraktion sehr
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zufriedenstellend erwiesen, aber man kann auch bei schwächer
oder stärker alkalischen Bedingungen unter Erzielung variabler
Ausbeuten an Schutzantiger arbeiten.
Das ZeHwand-Desoxyoholat-Gemiech wird kontinuierlich 18
bie 48 Std. sachte bewegt, während man die Temperatur zwischen
etwa 2 und 5° C hält. Das Material wird geschleudert und das überstehende Out gegen Puffer (O,01m Phosphat-Puffer) bei einem
pH im Bereich von 7 bis 7,7 dialysiert, um Deaoxyoholat zu
beseitigen. Das nicht dlalysierbare Material, welches das Schutzantigen enthält, wird auf pH 7,0 eingestellt und auf eine
den vorgesohriebenen Normen, wie den Nonnen der "National Institutes of Health", entsprechend· Konzentration verdünnt.
Die Lösung des 3ohutzantigens kam; mit einer Wirkeenge
Konservierungsmittel, wie Merthlolate, Benxethoniiohloridu»,
Benzylalkohol, γ-PicolinlUBOhlorld oder anderen bekannten,
zweckentsprechenden Konservierungsmitteln, konserviert und auf Jede gewünschte Koncentration verdünnt werden.
Das genäse der Erfindung erhaltene Sohut»antigen kann sur
Herstellung einer wässrigen Vakzine verwendet oder zunächst an Hilfsstoffen, wie Aluminiumhydroxyd oder--phosphat, adsorbiert,
oder mit Aluminiumkaliumsulfat.gefällt und dann zur Vakzine zubereitet werden. Das Sohutzantlgen kann, da es
mit anderen Antlgenen und bzw. oder Toxoiden verträglich 1st,
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mit diesen in herkömmliaher Weise unter Bildung einer polyvalenten
Vakzine in Form einer Einzeldoois vereinigt werden..
frei, von denen einer, das wärmelabile Toxin, dafür bekannt
ist, bei Laboratorlumstleren extrem toxisch zu sein, und
ftir diese oder jene Nebenreaktion beim Menschen verantwortlich
sein kann. Das Produkt ist von Nährmedlum, Zellresten und \
ohemieohen Premdstoffen frei. Es 1st mit anderen Antlgenstoffen,
die heute mit Antigen der Intakten Pertussls-Zelle kombiniert
werden, vertraglich. Das Verfahren ist einfach und leicht durchführbar und unter Erzielung hoher Auebeuten an aktivem
Das Verfahren ist in dem folgenden Beispiel Im einzelnen
erläutert, aber Im Rahmen der Erfindung liegen auch Abänderungen
der verschiedenen, bei der Durchführung des Verfahrens gerndss
der Erfindung angewandten Techniken; die gründestzllohe Arbeitsweise
besteht darin, das Sohutzantigen mit Desoxyoholat
aus B.-pertussls-ZellwSnden zu Isolieren, die von Protoplasma
wie aucli anderen Premdstoffen abgetrennt worden sind.
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Die Zellen einer auf einem Cohen-Wheeler-Mediua gewachsenen
48-Std.-Kultur von B. pertussis werden geerntet, indem man das Medium mit konzentrierter Salzsäure auf pH 7*0 einstellt und
auf einer Sharples-Zentrifuge schleudert. Die erhaltene Zellpaste wird in destilliertem Wasser wieder suspendiert, durch
ein 200-Maschen-Nylonaieb passiert, um Qrobteilohen zu entfernen, und das Filtrat auf eine Konzentration von 500B/ml eingestellt.
Die Zellkonzentration soll für die Zwecke der Erfindung vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1000 B/ml liegen·
Das Zellkonzentrat (1600 el) wird in eine vorsterilisierte Praktioniervorriohtung
der Bauart Ribl Cell Praotionator eingeführt
und einem Druck von 2110 at unterworfen. Die Zellen werden unter Druck in die Dekompresslonskamner ausgepresst, die mit gekühlte«
Stickstoff gas auf 20° C oder darunter gehalten wird, und unterliegen
in dieser einem explosiven Bersten. Das Zellmaterial läuft von der Dekompressionskammer in einen in ein Eisbad getauchten,
sterilen Behälter ab, wobei 1600 al abströmendes Out erhalten werden.
Das abströmende Out wird 3 Std. bei 16 000 U/Min, in dem Batoh-Rotorfcopf
einer Zentrifuge der Bauart Splnoo 18 000 geschleudert,
woboi aber auch ander« Schleudervorrichtung«, wie i.B. die
Sharples-Zentrifuge, verwendbar sind. Man entfernt das überstehende Out aus den Rotorkopf durch Dekantieren und kann, wem
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gewünscht, den Kopf ein- oder mehrasale wieder füllen und umlaufen
lassen« ohne den Rückstand su entfernen. Das überstehende Gut, das entfernt und verworfen wird, enthält die hochtoxleche
Protoplasmafraktion des Zellkonsentrates.
Der Rückstand oder das Sediment in den Rotorkopf wird vorzugsweise
entfernt« indem «an an den Rotorkopf Stahlköpfe anbringt
und den Kopf durch Aufbringen auf einen Rollneshanisnus sacht bewegt. Die Loslösung des Rückstandes von den Rotorkopf kann
aber auch nach anderen« an sich bekannten Verfahren erfolgen.
Man wäsoht den Rüokstand aus den Rotorkopf «it kalten, destillierten Wasser (2 bis 5° Ct ungefähr 800 «1) aus, stellt das pH durch
Zusatz lOjfcger natronlauge (ungefähr 1,0 nl) auf 8,5 ein und
bringt das Endvolumen der Zellwand-Suspension «it kaitea, destillierte«
Wasser (2 bis 3° C) auf 1600 «1. Welter stellt nan eine
sterile, 2*ige Lösung des Hatriumdesoxyoholats bei pH 8,5 (Einstellung
«it in Natronlauge -vor der HitsesteriIieierung) her und
vereinigt 16OO nl dieser LBsung «it der Vandaaterialsuspenslon.
Durch Zusatz von kalten, sterilen, destillierten Wasser (800 nl) erhält nan 4000 nl Wandnaterialsuspension nit einer 200 B/nl entsprechenden
Pertussiakonsentration und einer Desoxyoholat-Konzentration
von 1 ,OJf. Die Konzentration von Zellwandnaterial und
Extraktionen! ttel können jedoch ebenso gut auf*eine 100 bis
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2000 B/ml entsprechende Pertu3siskonzentration und eine Desoxycholat-Konzentration
von 0,1 bis 10£ eingestellt werden. Die
Suspension wird in einer mechanischen Schüttelvorrichtung 1,8 bis.
2h Std. bei 2 bis 5° C sacht bewegt und dann in de« Batoh-Rotorkopf
einer Fraktioniervorrichtung der Bauart Spinco 18 000 (oder
einer anderen Zentrifuge) 1 Std. bei 16 000 U/Min. (»100 χ
Schwerkraft Durchschnitt) geschleudert. Das Überstehende Out
wivd durch Dekantieren entfernt und gewonnen; der Rotorkopf kann wiederholt eingesetzt werden, üb weitere Anteile an Zellwand-Suspension
zu behandeln, ohne das· aan das Sediment su entfernen
braucht. *
Die erhaltenen Anteile an überstehende«, das Sehutzantigen und
Natriumdesoxycholat enthaltenden Out werden vereinigt und .gegen
0,01m Phosphatpuffer, pH 7»* bis 7.7, dialyeiert, bis in den
Dialysat bei Zusatz von konzentrierter Salzsäure kein Dtsoxycholat
»ehr festzustellen 1st. OewOhnlioh wird der Bndpunkt der
Desoxychlolat-Bestieeung bei de· vierten Wechsel des Puffer· erhalten, wobei «an bei Jede« Wechsel etwa 135 1 Puffer 48 bi·
72 Std. einwirken liest. Die Abtrennung des Desoxyoholates kann auch nach anderen, an sich bekannten Methoden erfolgen, wie
durch Hindurchführen der vereinigten Anteil· de· überstee
Out·· durch Sephadex-Gel oder durch Ultrafiltration, wenngleich
hierbei auch eine gewisse Aktivitfttseinbuese eintreten kann.
SO
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Der nlcht-dlalyslerbare Extrakt, der bei Verdünnung auf einen
32 B/ml entsprechenden Wert nuneehr ein Volumen von 4500 «1 hat,
enthält 14,7 Schutzeliihelten/«! (das N.I.H. Nr. 6-Kontrollnaterlal
sub Vergleloh 8 Sohutselnhelten/il) und kann sur Herstellung von
Vakzinen auf wässriger Grundlage HUfsstoffbasls oder «ultivalenter
Grundlage eingesetzt- werden.
Zur Bestimmung des WlrkungsvermBgens des Zellextraktes und des
N.I.H.-Kontrollmaterials werden getrennten Oruppen von Mausen
Reihenlösungen des Extraktes und des Xontrollaaterlals verabreicht
und dann die Tiere intrekranlal «it 0,03 "1 einer Verdünnung von bekannte«, virulente« B. pertussis «It eine« Oehalt
von 10* Organlanen/al gereizt. Ergebnisset
Verdünnung ED1J0 Grenzwerte Sehtttseln-
ttberlebende/geprüfte Tiere 3^ der Zuverlls- helten/«l
slgkelt, % A BC ♦)
genass 25732 B^ V^"
Beispiel . . (
N.X.H. 0,06 P1Oj 0.0024 0.0»4 85 Dia 118 8
"*■) Wlrksaae Dosis zum Schute von
50 % der getesteten Tiere
50 % der getesteten Tiere
Der Sohutzantlgen-Extrakt geatas de« Beispiel erweist «loh entspreohend
den H.I.R.-Noraen als niohttbxlsobt diese Nomen for*
dem, dass bei Intraperitonaler Injektion der Stifte der Blase!·
dosis für den Mensohen bei Mausen In 3 Tagen kein Oewidhtsverlust,
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in 7 Tagen eine Nettozunahme von 5 g und bei nicht »ehr als 5 %
der untersuchten Tiere ein Todesfall eintritt. Bei intraperitonaler
Injektion von 0,25 ml des Schutzantigen-Extraktes gemBe«
Beispiel bei 10 Mäusen wurde la Durchschnitt an Ende von 3 Tagen
eine Gewichtszunahme von 2,1 und am Ende von 7 Tagen eine durchschnittliche
Zunahme von 6,5 g beobachtet, ohne· dass am Ende der
Prüfzeit ein Todesfall vorgelegen hätte.
Der Extrakt gca&ss Beispiel genügte auch dem Tier-Sicherheitstest;
bei Inji2ierung von zwei 20-g-Mäueen alt jeweils der halben
Einzeldosis für den- Menschen und dreimaliger Injislerung von zwei
350-g-Meeraehweinchen alt jeweils einer Einzeldosis für den Mensehen
ergaben sich keine Todesfälle und keine Syeptoee.
Herkömmliche Sterilitätsprüfungen haben gezeigt, dass der Extrakt
von Schixaelpilzen und Bakterien frei ist.
Die elektrophoretische Analyse und die Ouohterlony-Analyse haben
ergeben, dass der Extrakt gernlss Beispiel von de« Hauptanteil
der Protoplasaastoffe und Wandantigenstoffe pit Ausnahme des
Schutzantigens frei war. Die Endvakzine enthielt ein Drittel oder weniger des Gesamte ti des toffs, der bei hexfeOmaliohen Vak- .
zinen ermittel worden ist.
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Das Schutzantlgen-Extrakt-Konzentrat gernäss dem Beispiel wird
mit gepufferter Salzlauge (pH 7,2'), die Herthiolate la Verhältnis
1 s 10 000 enthllt, auf eine Bndkonzentration von 32 B/ml oder
darunter eingestellt. Diese Vakzine bleibt bei Lagerung bei 2 bis 5° C beständig.
Man versetzt 4500 ml des Sohutzantigen-Konzentrates geadiss de*
Beispiel alt 500 ml steril·», 10&gea AluainluBkaliuasulfat und
stellt das pH mit kalter, lOJ&ger Katronlauge (2 bis 5° C) auf
7*3 ein. Das Material wird 24 Std. bei 2 bis 5° C aufbewahrt und
dann etwa 15 Min. bei 2000 U/Min. In einer auf 2 bis 5° C gehaltenen Zentrifuge der Bauart International geschleudert. Das überstehende Out wird verworfen. Man suspendiert das Sediment wieder
in gepufferter Salzlauge« pH 7,2, auf ein Endvoluaen von 3000 al
(entsprechend einer Konzentration von 267 B/al). Die Vakzine-Konzentration
kann durota Zusatz von steriler Salzlauge, pH 7,2, oder 0,3a Qlyoin-Puffer auf das Xquivalent von 32 B/al oder darunter
eingestellt werden. Als Konservierungsmittel wird Merthiolafce in einer genündn Meng· zugesetzt, um la verdünnten Zustand eine
Konzentration von 1 s 10 000 zu erhalten. Diese Vakzine bleibt bei Aufbewahrung bei 2 bis 5° C beständig.
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Durch Zusatz von Toxolden, wie Diphtherie- und Tetanustoxoiden,
zu der obigen wässrigen Vakzine oder Hilfestoff-Vakzine kann eine multlvalehte Vakzine erhalten werden, in welcher die Toxolde in
den normalerweise empfohlenen Konzentrationen vorliegen.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch die Extraktion von Schutzantigen
aus B.-pertussis-Zellwänden unter Anwendung von Abänderungen der in dem Beispiel beschriebenen Arbeitsweisen. Insbesondere
kann das Schutzantigen in für die Vakzine-Herstellung geeigneten Konzentrationen extrahiert werden, indem man bei
schwach alkalischen Bedingungen und bei einer Temperatur von etwa 2 bis 5° C eine Suspension von etwa 100 bis 2000 B/ml. Zellwandmaterial
des B.-pertussis und eine genügende Menge eines Salzes der Desoxyoholsäure vermischt, damit eine Endkonzentration
von etwa 0,1 bis 10$ Desoxycholat erhalten wird. Die Trennung
des so erhaltenen Schutzantigens von dem Desoxycholat kann durch ^ Dialyse oder durch Hindurchleiten des Schutzantigen-Desoxyoholat-Oemlsches
durch Sephadex-Gel, welches das Desoxycholat entfernt, oder durch Ultrafiltration erfolgen. Das so erhaltene Konzentrat
des Schutzantigens kann auf jede gewünschte Konzentration eingestellt und nach all den herkömmlicherweise zur Vakzine-Herstellung,
besonders zur Herstellung von Vakzinen mit einem Gehalt an B.-pertussis-Antigen, angewandten Methoden zu einer mono- oder
polyvalenten Vakzine zubereitet werden.
Claims (3)
1. Verfahren zinn Herstellen eines Pertussis-Antigens, dadurch
gekennzeichnet, dass man Borde tella-pertus sis-Zellen
mechanisch zerreisst, die Zellwinde von dem Protoplasma
abtrennt, das Zellwandmaterial, welches das Sohutzantigen
enthält, mit Wasser vereint unter Bildung einer Suspension, die 100 bis 2000 B/ml des Zellwandmaterials
enthält« und es dann durch Zugabe eines Alkallmetallsalzes der DesoxychollnsSure und von Alkall« \m einen JpB von
8 bis 10 einzustellen« bei einer etur von 2 bis 5 0C
bis zu 48 Stunden auf eine Konzentration von 0,1 bis 10 % extrahiert und die extrahierte Flüssigkeit, welche das
Sohutzantigen enthalt, gewinnt« und das Desoxyoholat entfernt.
2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* dass
Ti
man naoh der Extraktion das Material schleudert, das überstehende
Out sammelt und gegen Phosphatpuffer, pH 7,0 bis 7*7« dlalyslert, um im wesentlichen das gesamte Desoxyoholat
zu entfernen·
BAD ORIGINAL
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3. Vtrfihrtn naoh Anipruoh 1, dtduroh g«lewmseiota#t, dais
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'j , ■■'·-. ■ · ■ '■■
OWGINAL INSPECTED
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Applications Claiming Priority (1)
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| US417828A US3395219A (en) | 1964-12-11 | 1964-12-11 | Process for production of pertussis antigen |
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|---|---|
| DE1492042A1 true DE1492042A1 (de) | 1969-05-14 |
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Family Applications (1)
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