Osocze krwi: obiecująca broń w walce z wirusem COVID-19
24 Aug 2020
Pod koniec 2019 roku wśród chińskich pacjentów zarejestrowano przypadki choroby o przebiegu przypominającym zapalenie płuc, dolegliwość tę powodowała odmiana nowego koronawirusa. W przeciągu kilku miesięcy ten zabójczy wirus, przenoszący się z gatunku na gatunek i nazwany koronawirusem 2 powodującym zespół ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2), wywołał pandemię, która doprowadziła już do śmierci setek tysięcy ludzi na całym świecie.
24 sierpnia 2020 roku, czyli w dniu publikacji tego artykułu, lista przypadków zakażeń SARS-CoV-2 zarejestrowanych na całym świecie przez WHO wynosiła ponad 23 miliony oraz 800 906 stwierdzonych przypadków śmierci spowodowanej chorobami płuc wywołanymi przez wirus COVID-19.
Większość badań nad koronawirusem poświęcona jest sposobowi, w jaki rozprzestrzenia i namnaża się wirus SARS-CoV-2 oraz zrozumieniu, dlaczego niektóre przypadki zakażenia COVID-19 prowadzą do śmierci, inne pozostają bezobjawowe, a w większości przypadków wirus wywołuje względnie łagodne choroby układu oddechowego. Firmy farmaceutyczne, zespoły naukowców akademickich, organizacje typu non profit oraz rządy pracują nad tworzeniem leków i terapii oraz szczepionki przeciwdziałającej zakażeniu. Do 24 sierpnia 2020 roku w rejestrze badań klinicznych rządu USA odnotowano 3086 przypadków osób, u których testowano terapie i szczepionki zapobiegające zakażeniu COVID-19, które opracowuje się na całym świecie.
Analizowane metody leczenia infekcji SARS-CoV-2 – albo dowolnych innych wirusów lub bakterii – mogą obejmować nowe lub istniejące związki chemiczne oraz cząstki biologiczne, takie jak przeciwciała czy inne białka, których zadanie polega na wspomaganiu organizmu w walce i minimalizowaniu uszkodzeń wywoływanych przez patogen. Z kolei szczepionki podaje się ludziom, by zapobiegać infekcjom. Ich działanie polega zazwyczaj na zachęcaniu organizmu do produkcji przeciwciał, które rozpoznają patogen, gdyby próbował zarazić organizm w późniejszym czasie, i szybko mobilizują układ odpornościowy do zwalczania infekcji, zanim spowoduje chorobę.
Przeciwciała zwalczające SARS-CoV-2 są wytwarzane w naturalny sposób przez układ odpornościowy w przebiegu infekcji COVID-19. Zawierające przeciwciała osocze krwi oddawanej przez osoby, które przeszły infekcję SARS-CoV-2, jest obecnie badane na całym świecie jako ewentualny lek dla osób, u których występuje ciężki przebieg infekcji wirusem COVID-19. Osocze to płynny składnik krwi transportujący po całym ciele białe i czerwone krwinki, płytki krwi oraz inne elementy, w tym składniki odżywcze, białka, minerały oraz sole. Trwa właśnie testowanie terapii z zastosowaniem osocza rekonwalescencyjnego (CPT), które ma na celu sprawdzenie, czy przeciwciała anty-SARS-CoV-2 występujące w osoczu oddanej krwi mogą przyspieszyć rekonwalescencję i przeciwdziałać śmierci u pacjentów z najcięższym przebiegiem infekcji wirusem COVID-19.
Choć zarówno szczepionka jak i terapia z zastosowaniem osocza rekonwalescencyjnego bazują na zwalczającym patogeny działaniu przeciwciał wytwarzanych przez układ odpornościowy organizmu, podejścia te istotnie się od siebie różnią. Podczas gdy szczepionki przeciw SARS-CoV-2 zostały stworzone w celu wywoływania antycypującej produkcji przeciwciał i stanowią ingerencję w układ odpornościowy osób, które nie zaraziły się jeszcze wirusem, CPT określa się mianem odporności biernej. Głównym założeniem tej terapii jest zapewnienie pacjentom z ciężkim przebiegiem infekcji COVID-19 lub osłabionym układem odpornościowym gotowych przeciwciał „dawcy”, które stanowią tymczasowe rozwiązanie pozwalające zwalczać infekcję COVID-19. Naukowcy pracują nad trzecią metodą leczenia infekcji wirusem COVID-19 bazującą na przeciwciałach, w ramach której rozwija się tak zwane przeciwciała neutralizujące, które mogą bezpośrednio zapobiegać zakażaniu komórek przez szkodliwego wirusa. Po opracowaniu przeciwciał neutralizujących można będzie wytwarzać je w laboratoriach, dzięki czemu krew od darczyńców przestanie być niezbędna.
Co roku transfuzje nieprzetworzonej krwi ratują życie ogromnej liczbie osób, u których doszło do utraty krwi w wyniku urazu lub które cierpią na poważne choroby krwi. Krew zawiera jednak wiele specjalnych składników, w tym komórki układu odpornościowego, czynniki krzepnięcia oraz albuminę, które dzięki nowoczesnym technologiom można ekstrahować z osocza, by leczyć liczne choroby, które wcześniej uznawane były za śmiertelne. Czynniki krzepnięcia stosowane są w leczeniu poważnych chorób krwi, takich jak hemofilia. Albumina z kolei jest białkiem, które można stosować w leczeniu osób cierpiących na poparzenia, sepsę oraz choroby wątroby i nerek. Ludzkie przeciwciała, zwane także immunoglobulinami, izolowane z krwi dawców mogą być stosowane wspomagająco u osób o osłabionym układzie odpornościowym lub leczniczo u pacjentów cierpiących na choroby zakaźne, na przykład wywołane wirusem COVID-19.
Proces separacji poszczególnych składników krwi, zwany frakcjonowaniem, jest niezwykle złożony i obejmuje cały szereg precyzyjnie kontrolowanych etapów fizycznych i chemicznych. GEA cieszy się pozycją jednego z największych na świecie dostawców systemów przetwarzania wykorzystywanych na poszczególnych etapach frakcjonowania osocza krwi. Specjaliści GEA wykorzystują zdobywane przez dziesięciolecia know-how z zakresu technologii frakcjonowania osocza krwi oraz inżynierii procesowej, pomagając tworzyć rozwiązania na miarę dla największych wytwórców produktów na bazie osocza krwi.
Przedsiębiorstwa te ufają, że nasze technologie, wiedza o procesach oraz doświadczenie inżynieryjne pozwolą skonfigurować dowolnych rozmiarów proces frakcjonowania: od produkcji na niewielką skalę po zakłady działające komercyjnie, wytwarzające produkty na bazie krwi w ilościach pozwalających leczyć ludzi na całym świecie.
Pierwszym etapem podstawowego procesu frakcjonowania krwi jest ekstrakcja białych i czerwonych krwinek oraz płytek krwi metodą odwirowywania. Osocze, które pozostaje po ekstrakcji składników krwi, jest ze względów bezpieczeństwa głęboko zamrażane na dwa miesiące, a następnie powoli rozmrażane do uzyskania osocza od poszczególnych dawców krwi.
Zazwyczaj do odseparowywania poszczególnych cząstek i białek z osocza wykorzystuje się proces tak zwanego frakcjonowania na zimno. Frakcjonowanie na szeroką skalę zazwyczaj przeprowadzane jest metodą Cohna od nazwiska naukowca Edwina J. Cohna, który opracował ją w czasie Drugiej wojny światowej. Metoda ta polega na dodawaniu do osocza etanolu o coraz większym stężeniu przy jednoczesnym obniżaniu poziomu pH i utrzymywaniu temperatury w zakresie od –3°C do –7°C. W ten sposób wytrącają się produkty osocza, w tym specjalne przeciwciała.
Projektowanie zintegrowanych instalacji do frakcjonowania osocza krwi to zadanie złożone i pełne wyzwań, a jego powodzenie zależy od zdolności dokładnego kontrolowania kluczowych parametrów, takich jak pH, zawartość etanolu oraz temperatura. „Należy w precyzyjny i skuteczny sposób dostosować różnorodne etapy procesu, takie jak separacja, adsorpcja, oczyszczanie, wytrącanie, inaktywacja wirusa oraz chromatografia” — tłumaczy Tatjana Krampitz, dyrektor działu zarządzania technologiami, GEA BioPharma. „Jednak w celu uzyskania wysoce oczyszczonych i skoncentrowanych produktów ludzkiego osocza należy spełniać wymogi zarówno mechaniczne jak i operacyjne. Po każdym pośrednim etapie procesu następuje oczyszczanie, które umożliwia uzyskanie różnych produktów białek ratującego życie ludzkiego osocza”.
Specjaliści GEA tworzą indywidualnie dostosowywane urządzenia, moduły oraz całe zautomatyzowane instalacje do frakcjonowania osocza krwi na dowolną skalę. Nasze know-how obejmuje każdy etap, od mieszania i odwirowywania, po projektowanie zbiorników wykorzystywanych w procesie oraz systemów chromatografii, automatyzacji i sterylizacji. Technologie suszenia rozpyłowego i sublimacyjnego GEA pomagają między innymi firmom tworzącym innowacyjne technologie w tworzeniu produktów osocza krwi o stałej temperaturze oraz długiej przydatności, które nie wymagają mrożenia, co ułatwia przewożenie ich w miejsca odległe i trudno dostępne.
Jesteśmy dumni ze współpracy z pionierskimi firmami, takimi jak CSL Behring należąca do CoVIg-19 Plasma Alliance, największego w sektorze zrzeszenia firm dążących do opracowania CoVIg-19, leku stworzonego w oparciu o osocze i pomagającego leczyć osoby cierpiące na poważne powikłania w następstwie infekcji wirusem COVID-19. Od 15 lat współpracujemy z CSL Behring, projektując i budując instalacje do produkcji hemoglobiny z osocza w zakładach rozsianych po całym świecie.
Technologie GEA w istotny sposób pomagają naukowcom i producentom w tworzeniu procesów produkcji najnowszej generacji szczepionek i leków na bazie przeciwciał zwalczających znane i nowe choroby. Nie ograniczamy się jedynie do proponowania technologii umożliwiających wytwarzanie produktów na bazie osocza. Nasza wiedza ekspercka obejmuje także projektowanie i dostarczanie kompleksowych systemów do produkcji szczepionek na skalę przemysłową oraz wytwarzania przeciwciał w warunkach laboratoryjnych.
W tych niepewnych czasach zobowiązujemy się do wspierania wspólnych wysiłków mających na celu walkę z koronawirusem oraz każdą inną epidemią, która może nas dotknąć w przyszłości. Kierując się zobowiązaniem do „projektowania lepszego świata”, GEA opiera się na zdobywanej przez dziesięciolecia wiedzy eksperckiej i tworzy rozwiązania, które pomagają jak najszybciej wprowadzać na rynek nowe leki.
Kontakt
