بهینه‌سازی فرآیند کشت و تخلیص توکسوئید دیفتری با تقلیل مرحله‌ای

پیش‌زمینه و هدف: دیفتری یک بیماری حاد دستگاه تنفسی قابل‌کنترل با واکسن است که عامل آن باکتری گرم مثبت کورینه باکتریوم دیفتریه است. ازآنجایی‌که تهیه، تخلیص و سمیت‌زدایی واکسن این بیماری شامل مراحل متعدد و پیچیده‌ای است، بنابراین، تحقیق حاضر باهدف کوتاه کردن مراحل مختلف تخلیص توکسوئید، انجام گرفت.مواد و روش‌ها: برای این منظور و با روش مقایسه‌ای و مداخله‌ای، ابتدا بهینه‌سازی سه فاکتور مقدار آهن محیط کشت، دمای کشت و میزان دور شیکر برای تولید هر چه بیشتر توکسین انجام شد. در هر مورد آزمایش سه بار تکرار شد و مقادیر lf و kf جهت ارزیابی تولید توکسین تست شدند. پس از غیر فعال‌سازی توکسین و تولید توکسوئید، جهت تصفیه و تخلیص توکسوئید از تقلیل مرحله‌ای با کنترل فاکتورهای کیفی استفاده گردید. در این روش از مراحل اولترافیلتراسیون، ترسیب، دیالیز و کروماتوگرافی با ستون سفادکس g-25 استفاده شد. در شرایط تقلیل مرحله‌ای نیز در حالت اول مرحله دیالیز، در حالت دوم مرحله کروماتوگرافی و در حالت سوم هر دو مرحله دیالیز و کروماتوگرافی حذف شدند. نتایج هر روش با انجام sds-page و بررسی خلوص با نرم‌افزار minitab 18 ارزیابی گردید (p‹0.05).یافته‌ها: نتایج حاصل برای بهینه‌سازی محیط کشت نشان داد که مقدار آهن با غلظت 1 میلی‌گرم در لیتر، دمای 35 درجه سانتی‌گراد و دور شیکر rpm 200 منجر به تولید بیشترین مقدار توکسین می‌شوند (p‹0.05). در آزمایش‌های مربوط به تقلیل مراحل تصفیه و تخلیص توکسوئید، بهترین نتایج در سری نمونه‌های تخلیص شده با مراحل اولترافیلتراسیون، ترسیب و کروماتوگرافی ستونی به دست آمد.بحث و نتیجه‌گیری: ازآنجاکه در تولید صنعتی، زمان و هزینه دو فاکتور کلیدی هستند، لذا با حذف مرحله دیالیز که به‌طور تقریبی دو هفته به طول می‌انجامد، می‌توان تولید توکسوئید برای واکسن دیفتری را با هزینه کمتر و در زمان کوتاه‌تر انجام داد.

optimization of culture process and purification of diphtheria toxoid by step reduction

background & aim: diphtheria is an acute vaccine-controlled respiratory disease caused by the gram-positive bacterium corynebacterium diphtheria. since the preparation, purification, and detoxification of the vaccine against this disease involves many and complex steps, the present study aimed reduction of time of various stages of toxoid purification.materials & methods: for this purpose, three factors were first optimized for the concentration of iron in the culture medium, incubation temperature and rotation speed to produce more toxins. in each case, the experiment was carried out in triplicate and lf and kf values were tested to evaluate toxin production. after toxin inactivation and production of the toxoid, step reductions were performed to purify the toxoid. for this, ultrafiltration, precipitation, dialysis and chromatography with sephadex g-25 column are used. in step reduction conditions, dialysis, chromatography or both of them were removed in the first, second and third cases, respectively. the results of each method were evaluated by sds-page and the quantitative data was analyzed using minitab 18 (p‹0.05).results: the results for optimizing the culture medium showed that highest amounts of toxin were produced at an iron concentration of 1 mg/l, a temperature of 35 °c, and a rotation speed of 200 rpm(p‹0.05). in the reduction experiments related to toxoid purification steps, the best results were obtained in a series of purified samples with ultrafiltration, precipitation and column chromatography steps.conclusion: since time and cost are two key factors in industrial production, toxoid production for the diphtheria vaccine can be produced at a lower cost and in less time by eliminating the two-week dialysis phase.