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超音波による血漿中のウイルス負荷低減のための新しい方法
Novel method for reduction of virus load in blood plasma by sonication.
PMID: 32264953 PMCID: PMC7137245. DOI: 10.1186/s40001-020-00410-9.
抄録
背景:
本研究の目的は、輸血前のヒト血漿中のウイルスを不活化するための物理的方法としての超音波の評価である。我々の研究は、特に血液製剤のウイルス汚染が大きな問題となっている第三世界の国々において、血液製剤を変化させずに、同時に凝固因子の分解レベルで測定される高レベルのウイルス不活化を達成することに焦点を当てています。ウイルスの不活化は、特に事前の検査では安全に排除できない新たに発見されたウイルスや未知のウイルスの場合には重要な役割を果たします。
BACKGROUND: Aim of the present study is the evaluation of ultrasound as a physical method for virus inactivation in human plasma products prior to transfusion. Our study is focused on achieving a high level of virus inactivation simultaneously leaving blood products unaltered, measured by the level of degradation of coagulation factors, especially in third world countries where virus contamination of blood products poses a major problem. Virus inactivation plays an important role, especially in the light of newly discovered or unknown viruses, which cannot be safely excluded via prior testing.
方法:
本研究では，血漿中の凝固活性を保護する必要性を考慮し，将来の実用化に向けて，遮蔽ガス気送下での無菌ウイルス不活化のための基盤を構築した．輸血関連モデルウイルスであるHepatitis-(BVDV=牛下痢ウイルス)、Herpes-(SFV=Semliki Forest virus, PRV=pseudorabies virus)およびParvovirus B19(PPV=porcine parvovovirus)の不活化に及ぼすソフトキャビテーションおよびハードキャビテーションの周波数およびパワー密度の影響を検討した。凝固活性は、凝固タンパク質の機能性の低下を最小限に抑えるために、標準的な時間パラメータを介して調べた。超音波による凝固タンパク質の断片化は、ゲル電気泳動により除外した。結果として得られたウイルス力価を終点滴定を用いて調べた。
METHODS: Taking into account the necessary protection of the relevant coagulation activity for plasma, the basis for a sterile virus inactivation under shielding gas insufflation was developed for future practical use. Influence of frequency and power density in the range of soft and hard cavitation on the inactivation of transfusion-relevant model viruses for Hepatitis-(BVDV = bovine diarrhea virus), for Herpes-(SFV = Semliki Forest virus, PRV = pseudorabies virus) and Parvovirus B19 (PPV = porcine parvovirus) were examined. Coagulation activity was examined via standard time parameters to minimize reduction of functionality of coagulation proteins. A fragmentation of coagulation proteins via ultrasound was ruled out via gel electrophoresis. The resulting virus titer was examined using end point titration.
結果:
また、ラジカルエマージェンス効果を回避するために CO 遮蔽ガスを注入することで、凝固活性の影響を受けにくくなり、ウイルスの不活化の時間窓が大幅に広がった。非脂質化モデルウイルス（AdV-luc=ルシフェラーゼ発現アデノウイルスベクター）の場合、ハードキャビテーションによりウイルスキャプシドが完全に破壊されることが走査型電子顕微鏡（SEM）で証明された。これは、ハードキャビテーションで発生するマイクロジェットと衝撃波にまで遡ることができる。不活化の程度は、ウイルスの種類の大きさとコンパクトさに依存しているようです。事前にテストし、その後に選択したプロセスパラメータを用いて、小さなPPVを除いて、すべてのモデルウイルスを不活化することに成功し、最大で対数3のファクターまで減少させることができました。広範な臨床使用のためには，凝固活性の保護をさらに最適化する必要があるかもしれません．
RESULTS: Through CO shielding gas insufflation-to avoid radical emergence effects-the coagulation activity was less affected and the time window for virus inactivation substantially widened. In case of the non-lipidated model virus (AdV-luc = luciferase expressing adenoviral vector), the complete destruction of the virus capsid through hard cavitation was proven via scanning electron microscopy (SEM). This can be traced back to microjets and shockwaves occurring in hard cavitation. The degree of inactivation seems to depend on size and compactness of the type of viruses. Using our pre-tested and subsequently chosen process parameters with the exception of the small PPV, all model viruses were successfully inactivated and reduced by up to log 3 factor. For a broad clinical usage, protection of the coagulation activities may require further optimization.
結論:
得られた情報に基づいて、1200Wまでの電力密度を上げ、同時に周波数を27kHzまで下げることで、最適な不活性化を達成することができます。また、紫外線処理と超音波という2つの物理的な方法を組み合わせることで、施術後に物質を除去する必要がなく、最適な結果が得られる可能性があります。
CONCLUSIONS: Building upon the information gained, an optimum inactivation can be reached via raising of power density up to 1200 W and simultaneous lowering of frequency down to 27 kHz. In addition, the combination of the two physical methods UV treatment and ultrasound may yield optimum results without the need of substance removal after the procedure.