Сравнительная оценка производственных платформ для получения вакцин на основе куриных яиц и биотехнологий тутового шелкопряда

   Вакцины являются известной и наиболее экономически эффективной стратегией предотвращения и подавления глобальных инфекций. Для безопасного, быстрого и крупномасштабного производства вакцин разрабатываются новые производственные платформы, внедрение которых способно устранить присущие традиционным производствам недостатки. Помимо этого, создаются новые системы стабилизации и доставки вакцин для устранения зависимости от «холодовой цепи».

   Сравнительная оценка традиционной, наиболее широко распространенной в мире платформы на основе куриных яиц и биотехнологической платформы на основе тутового шелкопряда (Bombyx mori), предлагаемой к использованию в качестве альтернативы, является целью данного обзора.

   С точки зрения системы здравоохранения, грипп продолжает оставаться единственной болезнью человека, требующей ежегодной вакцинации. Исходя из этого, представленный обзор отражает в большей степени специфику данного направления. Комплексная сравнительная оценка ключевых производственных показателей на этапах восходящего (USP) и нисходящего (DSP) процессов, отражающая их эффективность, показала значительное преимущество биотехнологических решений на основе тутового шелкопряда перед платформой на основе яиц. Кроме того, возможность эффективного использования как основного (оболочка кокона, из которой после переработки получают биоматериалы для стабилизации и доставки вакцин), так и вторичного сырья (куколка тутового шелкопряда, выступающая в качестве биореактора для продуцирования целевого белка (гемагглютинина, HA)) показывает преимущества платформы на основе тутового шелкопряда и с точки зрения сырьевой универсальности по сравнению с платформой на основе куриных яиц, а также относительно другой альтернативной производственной платформой, разработанной на базе биотехнологий совки ни (Trichoplusia ni).

1. Chen J., Liu Y., Tseng Y., Ma C. Better influenza vaccines: an industry perspective // Journal of biomedical science. 2020. Vol. 27. N 1. P. 33. DOI: 10.1186/s12929-020-0626-6.

2. Nuwarda R., Alharbi A., Kayser V. An Overview of Influenza Viruses and Vaccines // Vaccines. 2021. Vol. 9. N 9. P. 1032. DOI: 10.3390/vaccines9091032.

3. Sparrow E., Wood J., Chadwick C., Newall A., Torvaldsen S., Moen A., Torelli G. Global production capacity of seasonal and pandemic influenza vaccines in 2019 // Vaccine. 2021. Vol. 39. N 3. P. 512–520. DOI: 10.1016/j.vaccine.2020.12.018.

4. Cid R., Bolívar J. Platforms for Production of Protein-Based Vaccines: From Classical to Next-Generation Strategies // Biomolecules. 2021. Vol. 11. N 8. P. 1072. DOI: 10.3390/biom11081072.

5. Akbarian M., Chen S. Instability challenges and stabilization strategies of pharmaceutical proteins // Pharmaceutics. 2022. Vol. 14. N 11. P. 2533. DOI: 10.3390/pharmaceutics14112533.

6. Bajrovic I., Schafer S., Romanovicz D., Croyle M. Novel technology for storage and distribution of live vaccines and other biological medicines at ambient temperature // Science Advances. 2020. Vol. 6. N 10. P. 4819. DOI: 10.1126/sciadv.aau4819.

7. Bajrovic I., Croyle M. Challenges in vaccine transport: can we deliver without the cold chain // Expert Review of Vaccines. 2023. Vol. 22. N 1. P. 933–936. DOI: 10.1080/14760584.2023.2273901.

8. McNulty M., Gleba Y., Tusé D., Hahn Löbmann S., Giritch A., Nandi S., McDonald K. Techno economic analysis of a plant-based platform for manufacturing antimicrobial proteins for food safety // Biotechnology progress. 2020. Vol. 36. N 1. P. 2896. DOI: 10.1002/btpr.2896.

9. Maegawa K., Sugita S., Arasaki Y., Nerome R., Nerome K. Interleukin 12-containing influenza virus-like-particle vaccine elevate its protective activity against heterotypic influenza virus infection // Heliyon. 2020. Vol. 6. N 8. P. 04543. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.

10. Nerome K., Imagawa T., Sugita S., Arasaki Y., Maegawa K., Kawasaki K., Kajiura Z. The potential of a universal influenza virus-like particle vaccine expressing a chimeric cytokine // Life Science Alliance. 2023. Vol. 6. N 1. P. 202201548. DOI: 10.26508/lsa.202201548.

11. Вандышев П.Е. Определение параметров куриных эмбрионов, используемых в производстве инактивированных противогриппозных вакцин // Аграрный научный журнал. 2023. № 5. С. 67–71. DOI: 10.28983/asj.y2023i5pp67-71.

12. Lamberti C., Gai F., Cirrincione S., Giribaldi M., Purrotti M., Manfredi M., Cavallarin L. Investigation of the protein profile of silkworm (Bombyx mori) pupae reared on a well-calibrated artificial diet compared to mulberry leaf diet // Peer J. 2019. Vol. 7. P. 6723. DOI: 10.7717/peerj.6723.

13. Joubrane K., Mnayer D., Hamieh T., Barbour G., Talhouk R., Awad E. Evaluation of quality parameters of white and brown eggs in Lebanon // American Journal of Analytical Chemistry. 2019. Vol. 10. N 10. P. 488–503. DOI: 10.4236/ajac.2019.1010035.

14. Yagi H., Yanaka S., Yogo R., Ikeda A., Onitsuka M., Yamazaki T., Kato K. Silkworm pupae function as efficient producers of recombinant glycoproteins with stable-isotope labeling // Biomolecules. 2020. Vol. 10. N 11. P. 1482. DOI: 10.3390/biom10111482.

15. Xu P., Zhang M., Qian P., Li J., Wang X., Wu Y. ITRAQ-based quantitative proteomic analysis of digestive juice across the first 48 hours of the fifth instar in silkworm larvae // International Journal of Molecular Sciences. 2019. Vol. 20. N 24. P. 6113. DOI: 10.3390/ijms20246113.

16. Holtof M., Lenaerts C., Cullen D., Vanden Broeck J. Extracellular nutrient digestion and absorption in the insect gut // Cell and Tissue Research. 2019. Vol. 377. P. 397–414. DOI: 10.1007/s00441-019-03031-9.

17. Stinson J., Palmer C., Miller D., Li A., Lightner K., Jost H., Kosuda K. Thin silk fibroin films as a dried format for temperature stabilization of inactivated polio vaccine // Vaccine. 2020. Vol. 38. N 7. P. 1652–1660. DOI: 10.1016/j.vaccine.2019.12.062.

18. Stinson J., Boopathy A., Cieslewicz B., Zhang Y., Hartman N., Miller D., Kosuda K. Enhancing influenza vaccine immunogenicity and efficacy through infection mimicry using silk microneedles // Vaccine. 2021. Vol. 39. N 38. P. 5410–5421. DOI: 10.1016/j.vaccine.2021.07.064.

19. Юматов Е.Н., Евлагина Е.Г., Евлагин В.Г., Лейнвебер Е.Ф., Товпеко Д.В., Дебенок С.С. Возможности биотехнологической платформы тутового шелкопряда (B. mori) для регенеративной медицины // Регенерация органов и тканей. 2024. Т. 1. № 2. С. 33–54. DOI: 10.60043/2949-5938-2023-2-33-54.

20. Астраханцев А.А. Показатели яйценоскости кур при содержании в клетках с различными параметрами посадки // Птицеводство. 2021. № 1. С. 34–37. DOI: 10.33845/0033-3239-2021-70-1-34-37.

21. Евлагин В.Г., Евлагина Е.Г., Лейнвебер Е.Ф., Юматов Е.Н. Динамика развития гусениц тутового шелкопряда пород Кавказ-2 и Советская-14 НГЛ на искусственной питательной среде ИПС 7.2-Г // Амурский зоологический журнал. 2023. Т. 15. № 4. С. 870–880. DOI: 10.33910/2686-9519-2023-15-4-870-880.

22. Escribano J., Cid M., Reytor E., Alvarado C., Nuñez M., Martínez-Pulgarín S., Dalton R. Chrysalises as natural production units for recombinant subunit vaccines // Journal of Biotechnology. 2020. Vol. 324. P. 100019. DOI: 10.1016/j.btecx.2020.100019.

23. Falcón A., Martínez-Pulgarín S., López-Serrano S., Reytor E., Cid M., Nuñez M., Escribano J. Development of a Fully Protective Pandemic Avian Influenza Subunit Vaccine in Insect Pupae // Viruses. 2024. Vol. 16. N 6. P. 829. DOI: 10.3390/v16060829.