biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2025-25-2-156-169biopreparat-630Research ArticleТЕМА НОМЕРА: ТРЕНДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И СТАНДАРТИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВISSUE TOPIC: TRENDS IN QUALITY CONTROL AND STANDARDISATION OF BIOLOGICALSПрименение принципов 3Rs для оценки качества АКДС-вакцины: преимущества и недостаткиApplication of 3Rs principles to assess the quality of DPT vaccine: Advantages and disadvantageshttps://orcid.org/0000-0002-9035-6072КомаровскаяЕ. И.KomarovskayaE. I.

Комаровская Елена Игоревна

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Elena I. Komarovskaya

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

Komarovskaya@expmed.ruhttps://orcid.org/0009-0009-1937-4946ПроскуринаО. В.ProskurinaO. V.

Проскурина Ольга Владимировна

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Olga V. Proskurina

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

proskurinaov@expmed.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияScientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal ProductsRussian Federation202525062025252156169Copyright © Комаровская Е.И., Проскурина О.В., 20252025Комаровская Е.И., Проскурина О.В.Komarovskaya E.I., Proskurina O.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.biopreparations.ru/jour/article/view/630ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. Для определения специфической активности дифтерийного и столбнячного анатоксинов в составе АКДС-вакцин крупные мировые производители, следуя принципам 3Rs (замена, уменьшение, усовершенствование), активно применяют современные альтернативные методы in vivo и in vitro. На сегодняшний день некоторые альтернативные методы полностью заменили методы in vivo. В Российской Федерации принципы 3Rs для оценки качества АКДС-вакцины практически не применяются. Процесс гармонизации Государственной фармакопеи Российской Федерации с требованиями региональной фармакопеи Евразийского экономического союза (ЕАЭС) обусловливает необходимость проведения анализа современных методов контроля качества АКДС-вакцин.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Провести сравнительный анализ современных методов определения специфической активности компонентов АКДС-вакцины, оценить их преимущества и недостатки, выявить проблемные вопросы гармонизации методов в рамках ЕАЭС.

ОБСУЖДЕНИЕ

ОБСУЖДЕНИЕ. В Европейском союзе принципы 3Rs являются неотъемлемой частью законодательства. Благодаря исследованиям под эгидой ВОЗ и Европейского директората по качеству лекарственных средств и здравоохранения (EDQM) в некоторых тестах удалось полностью отказаться от использования лабораторных животных или заменить их на более гуманные, облегчающие страдания животных. Альтернативные серологические методы для контроля качества АКДС-вакцины считают щадящими, но они не исключают использование животных, которых иммунизируют для последующего получения образцов крови. Для постановки альтернативных методов определения специфической активности дифтерийного и столбнячного анатоксинов требуются дополнительные материалы, реактивы, стандартные образцы, специальное оборудование и статистическое программное обеспечение. Методы многоэтапны, требуют вовлечения большего числа специалистов. Альтернативный серологический метод на основе ИФА обладает определенным преимуществом перед методом летального заражения. В нем исключено использование токсинов и доступно определение содержания сразу двух видов защитных антител в образцах сыворотки крови, полученных от одного животного.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Несмотря на активное развитие и внедрение методов контроля качества вакцин in vitro, для дифтерийного и столбнячного компонентов АКДС-вакцины методы летального заражения более экономичны, просты в исполнении и позволяют оценить прямое протективное действие вакцины. Из альтернативных методов для контроля качества АКДС-вакцины наиболее перспективным является метод на основе иммуноферментного анализа.

INTRODUCTION

INTRODUCTION. Global vaccine manufacturers actively use modern alternative in vivo and in vitro tests to assess the potency of diphtheria and tetanus toxoids in the DPT vaccine, following 3Rs principles (replacement, reduction, refinement). At present, some in vivo tests have been completely replaced with alternative tests. In the Russian Federation, the 3Rs principles for quality assessment of DPT vaccine are practically not applied. The process of harmonization of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation with the requirements of the regional pharmacopoeia of the Eurasian Economic Union (EAEU) necessitates the analysis of modern tests for quality assessment of DPT vaccines.

AIM

AIM. To conduct a comparative analysis of modern tests for potency determination of DPT vaccine components, assess advantages and disadvantages of tests, and identify problematic issues in harmonizing tests within the pharmacopoeia of EAEU.

DISCUSSION

DISCUSSION. In the European Union, the 3Rs principles are an integral part of the legislation. Due to investigations under the auspices of WHO and the European Directorate for the Quality of Medicines and Healthcare (EDQM), the use of laboratory animals have been completely excluded from some tests or replaced with more sparing tests that alleviate the suffering of animals. Alternative serological tests of DPT vaccine are considered sparing, but they include animals that are immunized for subsequent collection of blood samples. To establish alternative tests for potency assessment of diphtheria and tetanus toxoid, additional materials, reagents, standards, special equipment, and statistical software are required. They are multi-stage and a larger number of skilled specialists are needed. Alternative serological tests based on enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) have a certain advantage over the lethal challenge method: exclusion of toxins usage and determination of two types of protective antibodies in the blood serum samples obtained from one animal.

CONCLUSIONS

CONCLUSIONS. Despite the active development and implementation of in vitro tests for quality control of the diphtheria and tetanus components of the DPT vaccine, lethal challenge methods are more cost-effective, easy to perform and adapted to assess the direct protective effect of the vaccine. It should be noted that ELISA is the most promising test of the alternative tests applied for quality control of the DPT vaccine.

принципы 3Rsальтернативные методыАКДС-вакцинаметоды in vivoметоды in vitroсерологические методыспецифическая активностьдифтерийный анатоксинстолбнячный анатоксинкоклюшный компонент3Rs principlesalternative testsDPT vaccinein vivo testsin vitro testsserological testsvaccine potencydiphtheria toxoidtetanus toxoidpertussis componentРабота выполнена в рамках государственного задания ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России № 056-00001-25-00 на проведение прикладных научных исследований (номер государственного учета НИР 124022200103-5.This study was conducted by the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products as part of the applied research funded under State Assignment No. 056-00001-25-00 (R&D Registry No. 124022200103-5).ReferencesStickings P, Rigsby P, Coombes L, Hockley J, Tierney R, Sesardic D. Animal refinement and reduction: alternative approaches for potency testing of diphtheria and tetanus vaccines. Procedia Vaccinol. 2011;(5):200–12. https://doi.org/10.1016/j.provac.2011.10.020Stickings P, Rigsby P, Coombes L, Hockley J, Tierney R, Sesardic D. Animal refinement and reduction: alternative approaches for potency testing of diphtheria and tetanus vaccines. Procedia Vaccinol. 2011;(5):200–12. https://doi.org/10.1016/j.provac.2011.10.020Tannenbaum J, Taylor Bennett B. Russell and Burch’s 3Rs then and now: The need for clarity in definition and purpose. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2015;54(2):120–32. PMCID: PMC4382615Tannenbaum J, Taylor Bennett B. Russell and Burch’s 3Rs then and now: The need for clarity in definition and purpose. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2015;54(2):120–32. PMCID: PMC4382615Hubrecht RC, Carter E. The 3Rs and humane experimental technique: Implementing change. Animals. 2019;9(10):754. https://doi.org/10.3390/ani9100754Hubrecht RC, Carter E. The 3Rs and humane experimental technique: Implementing change. Animals. 2019;9(10):754. https://doi.org/10.3390/ani9100754Akkermans A, Chapsal JM, Coccia EM, Depraetere H, Dierick JF, Duangkhae P, et al. Animal testing for vaccines. Implementing replacement, reduction and refinement: challenges and priorities. Biologicals. 2020;68:92–107. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2020.07.010Akkermans A, Chapsal JM, Coccia EM, Depraetere H, Dierick JF, Duangkhae P, et al. Animal testing for vaccines. Implementing replacement, reduction and refinement: challenges and priorities. Biologicals. 2020;68:92–107. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2020.07.010Lilley E, Coppens E, Das P, Galaway F, Isbrucker R, Sheridan S, et al. Integrating 3Rs approaches in WHO guidelines for the batch release testing of biologicals: Responses from a survey of vaccines and biological therapeutics manufacturers. Biologicals. 2023;81:101660. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2022.11.002Lilley E, Coppens E, Das P, Galaway F, Isbrucker R, Sheridan S, et al. Integrating 3Rs approaches in WHO guidelines for the batch release testing of biologicals: Responses from a survey of vaccines and biological therapeutics manufacturers. Biologicals. 2023;81:101660. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2022.11.002Hendriksen C, Arciniega JL, Bruckner L, Chevalier M, Coppens E, Descamps J, et al. The consistency approach for the quality control of vaccines. Biologicals. 2008;36:73–7. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2007.05.002Hendriksen C, Arciniega JL, Bruckner L, Chevalier M, Coppens E, Descamps J, et al. The consistency approach for the quality control of vaccines. Biologicals. 2008;36:73–7. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2007.05.002Uhlrich S, Coppens E, Moysan F, Nelson S, Nougarede N. 3Rs in quality control of human vaccines: opportunities and barriers. In: Kojima H, Seidle T, Spielmann H, eds. Alternatives to animal testing. Springer Singapore; 2019. https://doi.org/10.1007/978-981-13-2447-5_10Uhlrich S, Coppens E, Moysan F, Nelson S, Nougarede N. 3Rs in quality control of human vaccines: opportunities and barriers. In: Kojima H, Seidle T, Spielmann H, eds. Alternatives to animal testing. Springer Singapore; 2019. https://doi.org/10.1007/978-981-13-2447-5_10Hendriksen CFM, Steen B. Refinement of vaccine potency testing with the use of humane endpoints. ILAR J. 2000;41(2):105–13. https://doi.org/:10.1093/ilar.41.2.105Hendriksen CFM, Steen B. Refinement of vaccine potency testing with the use of humane endpoints. ILAR J. 2000;41(2):105–13. https://doi.org/:10.1093/ilar.41.2.105Stokes WS. Humane endpoints for laboratory animals used in regulatory testing. ILAR J. 2002;43 Suppl:S31–8. PMID: 12388849Stokes WS. Humane endpoints for laboratory animals used in regulatory testing. ILAR J. 2002;43 Suppl:S31–8. PMID: 12388849Неугодова НП, Степанюк ЕО, Сапожникова ГА, Саканян ЕИ, Рябцева МС. Современные подходы к введению показателя «Аномальная токсичность». Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2020;10(2):82–8. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2020-10-2-82-88Neugodova NP, Stepanyuk EO, Sapozhnikova GA, Sakanyan EI, Ryabtseva MS. Current approaches to the abnormal toxicity test. Bulletin of the Scientiffc Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. 2020;10(2):82–8 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/1991-2919-2020-10-2-82-88Nomoto A. Molecular aspects of poliovirus pathogenesis. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2007;83(8):266–75. https://doi.org/10.2183/pjab/83.266Nomoto A. Molecular aspects of poliovirus pathogenesis. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2007;83(8):266–75. https://doi.org/10.2183/pjab/83.266Racaniello VR. One hundred years of poliovirus pathogenesis. Virology. 2006;344(1):9–16. https://doi.org/10.1016/j.virol.2005.09.015Racaniello VR. One hundred years of poliovirus pathogenesis. Virology. 2006;344(1):9–16. https://doi.org/10.1016/j.virol.2005.09.015Koike S, Nagata N. A transgenic mouse model of poliomyelitis. Methods Mol Biol. 2016;1387:129–44. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3292-4_7Koike S, Nagata N. A transgenic mouse model of poliomyelitis. Methods Mol Biol. 2016;1387:129–44. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3292-4_7Fulton MC, Bailey WJ. Live viral vaccine neurovirulence screening: Current and future models. Vaccines (Basel). 2021;9(7):710. https://doi.org/10.3390/vaccines9070710Fulton MC, Bailey WJ. Live viral vaccine neurovirulence screening: Current and future models. Vaccines (Basel). 2021;9(7):710. https://doi.org/10.3390/vaccines9070710Rubin SA. Toward replacement of the monkey neurovirulence test in vaccine safety testing. Procedia Vaccinol. 2011;5:261–5. https://doi.org/10.1016/j.provac.2011.10.027Rubin SA. Toward replacement of the monkey neurovirulence test in vaccine safety testing. Procedia Vaccinol. 2011;5:261–5. https://doi.org/10.1016/j.provac.2011.10.027Zhang X, Wu X, He Q, Wang J, Mao Q, Liang Z, Xu M. Research progress on substitution of in vivo method(s) by in vitro method(s) for human vaccine potency assays. Expert Rev Vaccines. 2023;22(1):270–7. https://doi.org/10.1080/14760584.2023.2178421Zhang X, Wu X, He Q, Wang J, Mao Q, Liang Z, Xu M. Research progress on substitution of in vivo method(s) by in vitro method(s) for human vaccine potency assays. Expert Rev Vaccines. 2023;22(1):270–7. https://doi.org/10.1080/14760584.2023.2178421Solati S, Zhang T, Timman S. The monocyte activation test detects potentiated cytokine release resulting from the synergistic effect of endotoxin and non-endotoxin pyrogens. Innate Immun. 2022;28(3–4):130–7. https://doi.org/10.1177/17534259221097948Solati S, Zhang T, Timman S. The monocyte activation test detects potentiated cytokine release resulting from the synergistic effect of endotoxin and non-endotoxin pyrogens. Innate Immun. 2022;28(3–4):130–7. https://doi.org/10.1177/17534259221097948Decker MD, Edwards KM, Howe BJ. Combination vaccines. In: Plotkin SA, Orenstein WA, Offit PA, Edwards KM, eds. Plotkin’s Vaccines. 7th ed. Philadelphia PA: Elsevier; 2018. P. 198–227.Decker MD, Edwards KM, Howe BJ. Combination vaccines. In: Plotkin SA, Orenstein WA, Offit PA, Edwards KM, eds. Plotkin’s Vaccines. 7th ed. Philadelphia PA: Elsevier; 2018. P. 198–227.Prygiel M, Mosiej E, Polak M, Krysztopa-Grzybowska K, Wdowiak K, Formińska K, Zasada AA. Challenges of diphtheria toxin detection. Toxins (Basel). 2024;16(6):245. https://doi.org/10.3390/toxins16060245Prygiel M, Mosiej E, Polak M, Krysztopa-Grzybowska K, Wdowiak K, Formińska K, Zasada AA. Challenges of diphtheria toxin detection. Toxins (Basel). 2024;16(6):245. https://doi.org/10.3390/toxins16060245Комаровская ЕИ, Перелыгина ОВ. Определение специфической активности дифтерийного анатоксина в комбинированных вакцинах методом кожно-некротических проб. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2023;22(4):12–23. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2023-22-4-12-23Komarovskaya EI, Perelygyna ОV. Assay of diphtheria vaccine potency by intradermal challenge test. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2023;22(4):12–23 (In Russ.). https://doi.org/10.31631/2073-3046-2023-22-4-12-23Gupta RK, Anderson R, Cecchini D, Rost B, Xu J, Gendreau K, et al. Evaluation of a guinea pig model to assess interference in the immunogenicity of different components of a combination vaccine comprising diphtheria, tetanus and acellular pertussis (DTaP) vaccine and haemophilus influenzae type B capsular polysaccharide conjugate vaccine. Biologicals. 1999;27(2):167–76. https://doi.org/10.1006/biol.1999.0204Gupta RK, Anderson R, Cecchini D, Rost B, Xu J, Gendreau K, et al. Evaluation of a guinea pig model to assess interference in the immunogenicity of different components of a combination vaccine comprising diphtheria, tetanus and acellular pertussis (DTaP) vaccine and haemophilus influenzae type B capsular polysaccharide conjugate vaccine. Biologicals. 1999;27(2):167–76. https://doi.org/10.1006/biol.1999.0204Stalpers CAL, Retmana IA, Pennings JLA, Vandebriel RJ, Hendriksen CFM, Akkermans AM, et al. Variability of in vivo potency tests of diphtheria, tetanus and acellular pertussis (DTaP) vaccines. Vaccine. 2021;39(18):2506–16. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2021.03.078Stalpers CAL, Retmana IA, Pennings JLA, Vandebriel RJ, Hendriksen CFM, Akkermans AM, et al. Variability of in vivo potency tests of diphtheria, tetanus and acellular pertussis (DTaP) vaccines. Vaccine. 2021;39(18):2506–16. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2021.03.078Szeto J, Beharry A, Chen T, Zholumbetov E, Daigneault E, Ming M, et al. Development of an in vitro test method to replace an animal-based potency test for pertactin antigen in multivalent vaccines. Vaccines. 2023;11(2):275. https://doi.org/10.3390/vaccines11020275Szeto J, Beharry A, Chen T, Zholumbetov E, Daigneault E, Ming M, et al. Development of an in vitro test method to replace an animal-based potency test for pertactin antigen in multivalent vaccines. Vaccines. 2023;11(2):275. https://doi.org/10.3390/vaccines11020275Комаровская ЕИ, Солдатов АА. Изучение иммунного ответа к дифтерийному и столбнячному анатоксинам серологическим методом. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2023;23(3):321–32. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-3-321-332Komarovskaya ЕI, Soldatov AA. Evaluation of the immune response to diphtheria and tetanus toxoids by the serological methods. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2023;23(3):321–32 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-3-321-332

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