biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2019-19-1-50-55biopreparat-209Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОптимизация процесса концентрирования микробных клеток в технологии чумных вакцинOptimisation of the Microbial Cell Concentration Procedure in Plague Vaccine ProductionШаровД. А.SharovD. A.

канд. техн. наук, начальник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Technical Sciences, Head of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

sharov@elpub.ruЛещенкоА. А.LeshchenkoA. A.

д-р техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Doctor of Technical Sciences, Professor, Leading Researcher of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

NIC48CNII@mail.ruБагинС. В.BaginS. V.

канд. техн. наук, научный сотрудник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Technical Sciences, Researcher of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

bagin@elpub.ruМоховД. А.MokhovD. A.

канд. биол. наук, научный сотрудник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Biological Sciences, Researcher of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

mokhov@elpub.ruЛогвиновС. В.LogvinovS. V.

канд. биол. наук, научный сотрудник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Biological Sciences, Researcher of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

logvinov@elpub.ruКрупинВ. В.KrupinV. V.

канд. биол. наук, заместитель начальника научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Biological Sciences, Deputy Head of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

krupin@elpub.ruЕжовА. В.EzhovA. V.

д-р мед. наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Doctor of Medical Sciences, Senior Research Fellow, Senior Researcher of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

ezhov@elpub.ruЛазыкинА. Г.LazykinA. G.

канд. биол. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

lazykin@elpub.ruБирюковВ. В.BirjukovV. V.

канд. техн. наук, начальник научно-исследовательского отдела филиала ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России (г. Киров)

Candidate of Technical Sciences, Head of the Research Department of the Subsidiary of the 48 Central Scientific Research Institute (Kirov)

biryukov@elpub.ruФилиал Федерального государственного бюджетного учреждения «48 Центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации (г. Киров)Россия48 Central Scientific Research Institute (Kirov)Russian Federation2019250220191915055Copyright © Шаров Д.А., Лещенко А.А., Багин С.В., Мохов Д.А., Логвинов С.В., Крупин В.В., Ежов А.В., Лазыкин А.Г., Бирюков В.В., 20192019Шаров Д.А., Лещенко А.А., Багин С.В., Мохов Д.А., Логвинов С.В., Крупин В.В., Ежов А.В., Лазыкин А.Г., Бирюков В.В.Sharov D.A., Leshchenko A.A., Bagin S.V., Mokhov D.A., Logvinov S.V., Krupin V.V., Ezhov A.V., Lazykin A.G., Birjukov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.biopreparations.ru/jour/article/view/209

На сегодняшний день в технологии вакцины чумной живой используется комбинированный способ концентрирования микробных клеток, состоящий из трех операций суммарной продолжительностью 18 ч. К недостаткам получения концентрата в рамках существующей технологии вакцины относятся ее многооперационность, энергозатратость, продолжительность и, как следствие, малый выход концентрированной суспензии (0,04 л с 1 л нативной культуры). Цель работы состояла в оптимизации процесса концентрирования микробных клеток Yersinia pestis ЕV с применением установки тангенциальной микрофильтрации с фильтродержателем АСФ-020. Материалы и методы: в исследованиях использовали вакцинный штамм Yersinia pestis ЕV линии НИИЭГ (Научно-исследовательский институт эпидемиологии и гигиены). Для глубинного выращивания нативной культуры применяли реактор БИОР-0,25. Содержание живых микробных клеток определяли циторефрактометрическим методом. Оценку параметров окислительного метаболизма осуществляли с использованием хроноамперометрического метода. Физико-химические и иммунобиологические свойства вакцины чумной живой сухой определяли в соответствии с ФС.3.3.1.0022.15 Государственной фармакопеи Российской Федерации XIV издания. Результаты: конструктивные особенности внедряемого оборудования позволили осуществлять мембранную фильтрацию микробной суспензии, используя в качестве емкости промежуточного хранения реактор БИОР-0,25, тем самым исключив три технологические операции. Общая концентрация микробов в суспензии, полученной регламентным и оптимизированным способами, составляла не менее 120 млрд м.кл./мл. Сравнительное изучение влияния различных гидродинамических режимов в рабочих полостях фильтрующих установок АСФ-009 и АСФ-020 существенно не повлияло на морфометрические и физиологические свойства микробных культур. На основании экспериментальных данных составлен материальный баланс процесса мембранной фильтрации. Выход концентрата с 1 л нативной культуры по оптимизированной технологии достигал 0,17 л, продолжительность процесса сократилась до 4 ч. Выводы: оптимизирован процесс концентрирования микробных клеток Y. pestis ЕV в технологическом процессе производства чумных вакцин. Сравнительное изучение морфометрических и физиологических свойств культур чумного микроба в процессе их концентрирования по оптимизированной технологии не выявило существенных отличий по сравнению с регламентной.

To date, the technology of live plague vaccine production uses a combined method of concentrating microbial cells which consists of three operations with a total duration of 18 hours. The procedure of obtaining concentrate, which is used in the current vaccine production technology, has a number of disadvantages, namely: multiple operations, high energy consumption, long duration, and, as a consequence, low yield of concentrated suspension (0.04 l from 1 l of native culture). The aim of the study was to optimise the procedure of Yersinia pestis ЕV microbial cell concentration using the system for tangential flow microfiltration with the ASF-020 filter support unit. Materials and methods: the vaccine strain used in the study was Yersinia pestis ЕV derived from NIIEG cell line (the strain of the Research Institute of Epidemiology and Hygiene). Submerged cultivation of the native culture was performed using the BIOR-0.25 reactor. The content of live microbial cells was determined by cytorefractometry. Oxidative metabolism was assessed using the chronoamperometric method. Physico-chemical and immunobiological properties of the dry live plague vaccine were assessed according to the monograph FS.3.3.1.0022.15 of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation, 14 edition. Results: the equipment’s design features made it possible to carry out membrane filtration of the microbial suspension using the BIOR-0.25 reactor as an intermediate storage unit, thereby excluding three technological stages. The total concentration of microbes in the suspension obtained by the routine and the optimised methods was not less than 120 billion microbial cells/ml. A comparative study of the effect of various hydrodynamic regimes in the working cavities of ASF-009 and ASF020 filter units did not significantly affect the morphometric and physiological properties of microbial cultures. Experimental data helped to determine the process mass balance of membrane filtration. The optimised technology gave 0.17 l yield of the concentrate from 1 l of native culture, and the process duration was reduced to 4 hours. Conclusions: the process of concentrating Y. pestis EV microbial cells during production of plague vaccines was optimised. A comparative study of morphometric and physiological properties of plague microbe cultures that was carried out during their concentration using the optimised technology did not reveal any significant differences as compared to the routine one.

вакцинный штамм Yersinia pestis ЕVвакцина чумная живаятехнология вакцины чумной живойпоказатели окислительного метаболизмаконцентрирование микробной суспензииматериальный балансмикрофильтрацияYersinia pestis ЕV vaccine strainlive plague vaccinelive plague vaccine production technologyoxidative metabolism parametersconcentration of microbial suspensionmassmicrofiltrationРабота выполнена в рамках государственного задания филиалу Федерального государственного бюджетного учреждения «48 Центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации (Киров) № 707 OК/2013/ДРГЗ от 27.09.2013 г. на проведение опытно-конструкторской работы «Создание автоматизированной информационной системы контроля производства медицинских иммунобиологических препаратов», шифр «Выпь-1»ReferencesМикшис НИ, Кудрявцева ОМ, Кутырев ВВ. Современные тенденции в конструировании рекомбинантных вакцин для специфической профилактики чумы. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. 2015;(3):116–26.Mikshis NI, Kudryavtseva OM, Kutyrev VV. Contemporary tendencies in constructing recombinant vaccines for specific prophylaxis of plague. Zhurnal mikrobiologii, ehpidemiologii i immunologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunology. 2015;(3):116–26 (In Russ.)Бирюков ВВ. Основы промышленной биотехнологии. М.: КолосС Химия; 2004.Biryukov VV. Fundamentals of Industrial Biotechnology. M.: KolosS Khimiya; 2004 (In Russ.)Ежов АВ, Садовой ИН, Бирюков ВВ, Мохов ДА, Багин СВ, Чернядьев АВ и др. Возможность использования метода микрофильтрации в технологии вакцины чумной живой сухой. Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 80-летию со дня основания ФГУ «48 ЦНИИ Минобороны России». Киров: ФГУ «48 ЦНИИ Минобороны России», 2008. Вып. 1. С. 313–6.Ezhov AV, Sadovoy IN, Biryukov VV, Mokhov DA, Bagin SV, Chernyadyev AV, et al. The possibility of using the microfiltration method in the plague live dry vaccine technology. Proceedings of the AllRussian scientific conference devoted to the 80th anniversary of the founding of the Federal State Research Institute of the 48th Central Research Institute of the Ministry of Defense of Russia. Kirov: FSI «48 Central Research Institute of the Ministry of Defense of Russia», 2008. Issue 1. P. 313–6 (In Russ.)Тетерин ВВ, Ежов АВ, Бирюков ВВ, Мохов ДА, Багин СВ, Хонин АЗ, Логвинов СВ. Способ получения препарата на основе вакцинного штамма чумного микроба. Патент Российской Федерации № 2510825; 2014.Teterin VV, Ezhov AV, Biryukov VV, Mokhov DA, Bagin SV, Khonin AZ, Logviov SV. Method of obtaining preparation based on vaccine strain of plague microbe. Patent of the Russian Federation No. 2510825; 2014 (In Russ.)Загоскина НВ, Назаренко ЛВ, Калашникова ЕА, Живухина ЕА. Биотехнология: теория и практика. М.: Оникс; 2009.Zagoskina NV, Nazarenko LV, Kalashnikova EA, Zhivukhina EA. Biotechnology: theory and practice. Moscow: Onyx; 2009 (In Russ.)Мартынов НВ, Чеботарев ЕВ, Лебединский ВА, Чичерин ЮВ, Додонов НП, Нестеренко АА. Полярографический метод в оценке культуральных свойств вакцинного штамма ЕВ. Журнал микробиологии, эпидемиологии, иммунобиологии. 1990;(12):18–21.Martynov NV, Chebotarev YeV, Lebedinskiy VA, Chicherin YuV, Dodonov NP, Nesterenko AA. Polarographic method in assessing the cultural properties of the vaccine strain EB. Zhurnal mikrobiologii, ehpidemiologii i immunologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunology. 1990;(12):18–21 (In Russ.)Краснюк ИИ, Михайлова ГВ, ред. Практикум по технологии лекарственных форм. М.: Академия; 2007.Krasnyuk II, Mikhaylova GV., Practice on the technology of medicinal forms. M.: Academy; 2007 (In Russ.)Лещенко АА, Тетерин ВВ, Лазыкин АГ, Ежов АВ, Мохов ДА, Бирюков ВВ и др. Экспериментальное обоснование возможности получения концентрата микробных клеток штамма Yersinia pestis EV методом микрофильтрации. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2014;(1):31–5.Leshchenko AA, Teterin VV, Lazykin AG, Ezhov AV, Mokhov DA, Biryukov VV, et al. Experimental justification of the possibility of obtaining microbial Yersinia pestis EV strain concentrate by microfiltration. BIOpreparaty. Profilaktika, diagnostika, lecheniye = BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2014;(1):31–5 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.