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"Método de Inativação de Patógenos e/ou Leucócitos em Concentrados de Plaquetas" Relatório Descritivo
A matéria objeto da invenção é um método de inativação de pató- genos, tais como bactérias e vírus e/ou leucócitos, em concentrados de pla- quetas (concentrados de trombocitos, PCs) por irradiação com luz ultravioleta.
É sabido que a aplicação terapêutica de preparações de sangue tem o risco de que os recipientes da preparação de sangue sejam infetados por vírus e bactérias. São nomeados a hepatite B de vírus (HBV) e a hepatite C (HCV) e os patógenos de Aids HIV 1 e HIV 2 à guisa de exemplo. O risco sempre existe, quando, durante a produção da preparação, nenhuma provi- dência é tomada para inativar ou eliminar os referidos patógenos.
A luz ultravioleta (UV) é diferenciada de acordo com o comprimen- to de onda. No contexto deste Pedido, é aplicada a seguinte definição: UVA: menor do que 400 a 320 nm, UVB: menor do que 320 a 280 nm e UVC menor do que 280 a 200 nm. É sabido que, por irradiação com luz ultravioleta (UV) de onda curta, isto é, na faixa de comprimento de onda abaixo de aproxima- damente 320 nm (UVB e UVC), os vírus e também as bactérias podem ser ina- tivados, por exemplo, no plasma sangüíneo ou em preparações de células de sangue. Acima de 320 nm, a energia da radiação é muito baixa para inativar microorganismos e vírus. Em comparação com métodos químicos, fotoquími- cos e fotodinâmicos de inativação de patógenos, a mera irradiação com luz UV tem essencialmente a vantagem de ser efetiva sozinha e não exigir a adição de produtos químicos reativos nem substâncias fotoativas.
Esses aditivos ou seus produtos separados ou fotoprodutos exi-
gem freqüentemente a remoção subseqüente, porque são tóxicos ou mutagê- nicos. Além disso, podem causar a formação de estruturas neoantigênicas na preparação tratada, quando se ligam a proteínas do plasma e às superfícies cI
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celulares. Geralmente, esses aditivos não são capazes de serem removidos completamente; pelo menos, a sua remoção exige esforço adicional. Essas e- tapas adicionais de trabalho podem, além disso, prejudicar a qualidade das preparações esterilizadas. A UVC é a mais efetiva para a inativação direta de patógenos. Todavia, tem a desvantagem de que só penetra soluções que con- têm proteínas tais como plasma sangüíneo ou suspensões túrbidas (por e- xemplo, PCs) até uma profundidade de penetração muito pequena.
A UVC foi usada durante a Segunda Guerra Mundial e também brevemente depois disso para esterilizar o plasma sangüíneo e soluções de al- io bumina, especialmente a fim de inativar o vírus da hepatite. Naquele tempo, prosseguiu-se de forma que a solução fosse dirigida num equipamento de flu- xo de atravessamento como um filme fino passando uma fonte de luz UVC. O método provou não ser suficientemente confiável e foi abandonado (Kallenba- ch NR, Cornelius PA, Negus D, e colaboradores. Inactivation of viruses by ul- traviolet light. Curr Stud Hematol Blood Tranfus 1989, 56,70-82).
Nos dias presentes, são usados métodos que têm sido mais de- senvolvidos, operando de acordo com o mesmo princípio, a fim de esterilizar preparações terapêuticas de proteína do plasma. Em todos os casos, a preo- cupação era ou é com o tratamento de volumes maiores, isto é, pools de plas- ma ou soluções de proteína até várias centenas de litros e até mais (Hart H, Reid K, Hart W., Inactivation of virus during ultraviolet light treatment of hu- man intravenous immunoglobulin and albumin, Vox Sang 1993; 64(2):82-8, e Chin S., Williams B., Gottlieb P., e colaboradores, Virucidal short wavelength ultraviolet light treatment of plasma and factor VIII concentrate: protection of proteins by antioxidants; Blood 1995; 86(11):4331-6).
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Para esterilizar uma pluralidade de unidades individuais de PCs, que foram obtidas a partir de doações de sangue ou por aferese mecânica - com um volume de no máximo até várias centenas de ml - o equipamento de fluxo de atravessamento acima mencionado não é apropriado. Todavia, isto é, de fato, necessário na prática diária de um banco de sangue. A UVB é igualmente microbiocida e virucida, embora não na mes- ma extensão que a TJVC. Penetra soluções que contêm proteínas e suspen- sões túrbidas um pouco melhor do que a UVC5 mas a sua profundidade de
penetração, por exemplo, no plasma ou PCsi pode também ser estabelecida
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apenas na faixa de alguns milímetros. A irradiação com UVB foi testada, a fim de inativar linfócitos T em PCsj que são consideravelmente mais sensíveis à UV do que os vírus ou as bactérias. Por este meio, deve ser impedida uma a- loimunização contra antígenos HLA exógenos nos recipientes das prepara- ções, que pode ocasionar que os recipientes se tornem refratários contra mais transfusões de PCs (Andreu G, Boccaccio C., Lecrubier C., e colaboradores, Ultraviolet irradiation ofplatelet concentrates: feasibility in transfusion practice. Transfusion 1990; 30(5):401-6 e Pamphilon DH, The rationale and use of platelet concentrates irradiated with ultraviolet-B light. Transfus Med Rev. 1999; 13(4);323-33).
De fato, o método não ganhou, porque a filtração de leucócitos, que foi desenvolvida quase ao mesmo tempo, constitui uma alternativa que é semelhantemente efetiva, mas é mais favorável do ponto de vista de custo e esforço (Leukocyte reduction and ultraviolet B irradiation of platelets to preveni alloimmunization and refractonness to platelet transfusions. The Tnal to Re- duce Alloimmunization to Platelets Group. N. Engl J. Méd. 1997; 337(26): 1861-9;).
Foi igualmente descrito que os vírus em suspensões de plaquetas podem ser inativados por irradiação com luz UVB monocromática (compri- mento de onda de 308 nm). Um laser de excitação foi aqui usado; o volume de teste era de alguns ml (Prodouz KN, Fratantoni JC, Boone EJ, Bonner RF, Use of laser-UV for inactivation of vírus in blood products. Blood 1987; 70(2):589-92). Obviamente, não se passou além deste nível de referência. De fato, nenhum método é conhecido da literatura pelo qual vírus ou bactérias em PCs completos possam ser descontaminados exclusivamente por irradia- ção com luz UV (isto é, UVB ou UVC). Os PCs são obtidos por tromboferese mecânica a partir de doado- res individuais ou ainda são isolados a partir de doações de sangue, com as plaquetas a partir de várias doações de sangue (geralmente 4-6) sendo colo- cadas em grupo. O volume do PC que é capaz de ser conseqüentemente obti- do está em gerai entre cerca de 200 e 350 ml. Todavia, os PCs são também produzidos a partir de doações de sangue individual, cujo volume é corres- pondentemente menor (entre aproximadamente 40 e 80 ml). Tanto em PCs de pools como também em PCs de aferese, as plaquetas são suspensas no plas- ma sangüíneo ou em meio de armazenamento especial com um conteúdo de plasma residual de aproximadamente 30 a 40 %. Os PCs são armazenados em sacolas plásticas permeáveis a gás a 20-24°C.
Seria desejável esterilizar PCs nessas bolsas com luz UV. Real- mente, o problema que foi mencionado existe aqui, isto é, que as preparações são quase impenetráveis pela luz UV. Isto deve ser esclarecido pelo seguinte exemplo de cálculo: se a UVB fosse provida para esterilização e se se supuser um volume de PC de aproximadamente 300 ml, além de uma profundidade de penetração da radiação de UVB de Imm e exposição de ambos os lados da bolsa, uma bolsa apropriada ã exposição teria de ter uma superfície de pelo menos 1.500 cm2.
Parece ser difícil, se não impeditivo, processar rotineiramente quantidades maiores de bolsas tendo essas dimensões. O problema torna-se até significativamente maior se, em vez de com UVB, se pretender esterilizar os PCs com UVC, porque a sua profundidade de penetração é muito menor.
Surpreendentemente, foi constatado que o problema acima é re- solvido por um método de acordo com a Reivindicação 1. As modalidades pre- feridas são a matéria objeto das Reivindicações dependentes ou são descritas abaixo.
De acordo com a presente invenção, os PCs são deslocados de uma maneira apropriada em suas bolsas de exposição. O movimento ocorre
aqui tão vigorosamente que se formam camadas em áreas internas dos PCs, sendo estas camadas tão finas que podem ser penetradas pela radiação de UV. Ao mesmo tempo, o movimento deve ser tal que as suspensões de PC se- jam eficazmente misturadas nas bolsas. Ambas devem ser realizadas, quando existem as condições seguintes:
I-As bolsas de exposição são altamente flexíveis e não são fixas durante a exposição, por exemplo, presas entre placas de quartzo. Elas, portanto, adaptam-se a cada mudança de forma da suspensão de PC, que o- corre quando as bolsas são deslocadas.
2 - O movimento das bolsas ocorre quer horizontalmente (li-
nearmente numa direção para a frente e para trás ou em formato circular ou elipsoidal) ou então verticalmente (balançadas).
3 - As bolsas de exposição são enchidas a um máximo de 30%, em particular a um máximo de 20 % de seu volume de enchimento má- ximo.
Em todos os casos, a reversão da direção do movimento deve ser tão abrupta que a maioria da suspensão de PC se desloque mais na direção original, como resultado de sua inércia, e, portanto, o resíduo que permanece atrás possa formar uma camada fina que seja penetrável pela radiação de UV. Com relação à intermistura constante devido ao movimento das bolsas duran- te a irradiação, finalmente o PC inteiro (e os vírus e/ou bactérias nele conti- dos) é exposto à radiação UV. Os PCs ficam, assim, esterilizados.
As bolsas de exposição são feitas de material plástico transparen- te à UV. Os plásticos apropriados são, por exemplo, acetato de vinil etileno e poliolefinas com espessuras de lâminas de 1 mm e menos, em espessuras de lâminas de particularmente menos do que 0,5 mm. As bolsas de exposição são construídas de maneira a serem planas e, de preferência, a não terem ne- nhuma absorção máxima na faixa de 200 a 320 nm. No estado cheio horizon- tal, as bolsas de exposição são apenas de alguns mm de espessura, por e- xemplo, menos do que 10 mm e, em particular, menos do que 5 mm, de prefe- rência até menos do que 3 mm e pretende-se que contenham volumes de es- pécimes de, por exemplo, até 200 ou até 300 ml. A capacidade de contenção máxima (volume) da bolsa de exposição é, porém, maior por um fator de pelo menos 3, geralmente pelo menos 5 vezes, de preferência pelo menos 10 ou até pelo menos 20 vezes maior do que o volume de espécime real nela contido, que deve ser tratado.
Pesquisas Experimentais
Os experimentos descritos ilustram a eficácia do método e não fi- lo cam limitados à inativação das bactérias e/ou vírus abaixo mencionados. Não existe também nenhuma limitação para PCs de "doador aleatório", que eram usadas nas experimentos descritos e o método de acordo com a inven- ção também é capaz de ser usado em preparações de tromboferese. Todos os experimentos foram realizados de três a seis vezes. Os resultados indicados representam, em cada caso, os valores médios±desvio padrão.
Concentrados de Plaquetas
Os PCs foram produzidos a partir de pools de respectivamente 5 revestimentos, que, por sua vez, se originaram a partir de doações de sangue regulares. Os PCs tinham um volume de aproximadamente 300 a 350 ml; a concentração de plaquetas era de aproximadamente 109/ml. As plaquetas foram suspensas em meio de armazenamento SSP+ (produto da companhia MacoPharma). O conteúdo de plasma residual era aproximadamente de 30 a 40%.
Pesquisas Bacteriológicas
Foram usadas as seguintes cepas de bactéria nos experimentos
de inativação:
Staphylococcus (S.) epidermis Staphylococcus (S.j aureus Bacilo (B.) cereus Klebsiella (K.) pneumoniae.
As concentrações de bactérias foram determinadas por meio de um ensaio de formação de colônias e são expressas como unidades de forma- ção de colônias (CFU) /ml. Nos experimentos de inativação de bactérias, PCs completos ou alíquotas de PC foram pinçadas com IO4 a IO5 CFU/ml de uma das espécies indicadas e, depois, irradiadas com luz UV.
Pesquisas Virológicas
As alíquotas de PC foram pinçadas com vírus herpes suid (SHV-1, vírus pseudorabies, cepa Aujeszky) ou vírus da estomatite vesicular (VSVi ce- pa Indian). Os títulos dos vírus foram determinados por meio de ensaio CPE (CPE = efeito citopático). São indicados como TCID50 (dose infectante de cul- tura de tecido). As células Vero serviram de células indicadoras. A concen- tração de vírus inicial nos experimentos que foram realizados foi de aproxi- madamente IO5 a IO7 TCID50.
Equipamento de Exposição
Um dos dois equipamentos de exposição usados estava equipado com tubos que emitiam luz UVB. A irradiação teve lugar a partir de ambos os lados das bolsas de exposição que foram postas no lugar, isto é, a partir de cima e de baixo. O equipamento de exposição estava provido de um dispositi- vo de agitação que realizava movimentos para a frente e para trás a uma fre- qüência de 60 mudanças de direção /minuto. Um segundo equipamento de exposição estava igualmente equipado com tubos que emitiam luz UVB. A ir- radiação teve lugar igualmente a partir de ambos os lados. Um terceiro equi- pamento (do mesmo tipo de construção que o segundo) estava provido de tu- bos que emitiam luz UVC (comprimento de onda: 254 nm). Ambos os equi- pamento puderam ser providos de 2 dispositivos de agitação diferentes: um agitador horizontal, que realizava movimentos elipsoidais para a frente e para trás, e um agitador oscilante.
Bolsas de Exposição
As bolsas de exposição que foram usadas consistiam em acetato de vinil etileno (EVA), que é penetrável pela luz UV. Foram usados dois ta- manhos de bolsas:
1 - 14,5 χ 18,5 cm (área externa da bolsa de aproximadamente 268 cm2)
2 - 22,5 χ 38 cm (área externa da bolsa de
cerca de 855 cm2).
Nos experimentos com os pequenos sacos de EVA, o volume de amostra foi de 80 ml, naqueles com as bolsas grandes, de aproximadamente 300-350 ml (foram tratados PCs completos).
Exemplo Experimental 1
Inativação de S.epidermidispor UVB, com e sem movimento livre da suspensão de plaquetas durante a agitação
No experimento, o volume de amostra foi de 80 ml. A mobilidade livre da suspensão de plaquetas durante a agitação e, conseqüentemente, a formação de uma camada fina foram impedidas numa amostra na medida em que as bolsas de exposição foram presas com firmeza entre duas placas de quartzo. A espessura da camada resultante era de aproximadamente 3 mm. Na segunda amostra, a distância entre as placas de quartzo foi aumentada de tal maneira que a suspensão de plaquetas foi bem capaz de se deslocar livre- mente durante a agitação. As duas amostras foram irradiadas com 1 J/cm2.
Conforme a Tabela 1 mostra, o título bacteriano nas amostras fi- xadas foi reduzido de aproximadamente 2 logio, mas em mais de 4 logio nas colocadas livremente.
Tabela 1
Título da Amostra
Controle sem tratamento Amostra firmemente segura Amostra livremente colocada
Título Bacteriano (logioCFU/ml)
4,1±0.03 1,4±1,29 -0,40+0,35
Exemplo Experimental 2
Inativação de S.epidermidis por UVB em bolsas de exposição
livres ou presas com firmeza de PCs completos, com agitação
O volume de PC neste experimento era de 330 ml, a espessura de camada média em sacos grandes de EVA era conseqüentemente de cerca de 3,9 mm. Os PCs foram irradiados com 3 doses de UVB (0,8; 1,0 e 1,2 J/cm2) sob as seguintes condições:
1 - sem agitação, livremente colocados entre placas de
quartzo;
2 - com agitação, comprimidos entre placas de quartzo.
Como os resultados do experimento mostram (Tabela 2), nos PCs que estavam presos com firmeza durante a agitação, o título bacteriano foi re- duzido pelo tratamento de UVB em até aproximadamente 2 Iogioi em compa- ração com as amostras livremente colocadas, dependendo da dose, em cerca de 3,4 a mais de 4 logio. Tabela 2
Dose de UVB Título bacteriano
Colocação simples
(J/cm2) (logioCFU/ml) Agitado, preso com firmeza 0 4,11+0,00 Agitado, preso com firmeza 0,8 2,14±0,48 Agitado, preso com firmeza IjO 1,95+0,03 Agitado, preso com firmeza 1,2 1,99±0,03 Agitado, solto 0 4,19+0,11 Agitado, solto 0,8 0,77±0,69 Agitado, solto 1,0 -0,14+0,05 Agitado, solto 1,2 -0,40±0,05
Exemplo Experimental 3
Inativação de mais bactérias em alíquotas de PC livremente móveis ou fixas por UVB
Pode ser visto a partir dos primeiros dois exemplos experimentais que S.epidermidis é eficazmente inativada em PCs sob a condição de que a suspensão de PC possa se mover livremente durante a irradiação de UV. No experimento seguinte, foram testadas as seguintes cepas adicionais de bacté- ria: S.aureus, B.cereus e K.pneumoniae.
As condições eram as mesmas que as descritas no Exemplo Expe- rimental 1. Em todos os três casos, um resultado semelhante ao da S.epidermidis: nas amostras de PC livremente colocadas, a bactéria foi inati- vada por aproximadamente 3,9 a 4,29 Iogioj ao passo que os títulos nas a- mostras fixas foi apenas reduzido de aproximadamente 2 a 3,4 logio (Tabela 3). Tabela 3
Título Título bacteriano
Cepa de bactéria
da amostra (logioCFU/ml) S. aureus controle sem tratamento 4,88±0,00 S. aureus firmemente presa, agitada 1,49±1,30 S. aureus colocada solta, agitada 0,97+0,86 B. cereus controle sem tratamento 4,99+0,09 B. cereus firmemente presa, agitada 2,99+0,13 B. cereus colocada solta, agitada 0,74±0,68 K.pneumoniae controle sem tratamento 4,94±0,08 K.pneumoniae firmemente presa, agitada 2,34+0,24 K.pneumoniae colocada solta, agitada 1,00+0,89
Exemplo Experimental 4
Inativação de S.epidermidis em alíquotas de PC por UVB sob vanas condições de agitação
Foi realizada uma pesquisa sobre se a inativação de S.epidermidis em alíquotas de PC livremente colocadas também é aumentada, quando dife- rentes agitadores horizontais são usados a partir daquele usado nos Experi- mentos de 1 a 3, que, conforme mencionado, faz movimentos para a frente e para trás. Nos experimentos seguintes, foi usado um agitador orbital que rea- lizava um movimento circular (raio: 3 cm, taxa de rotação: 50/minuto), além de um oscilante com 50 movimentos para cima e para baixo por minuto. No- vamente, uma das duas amostras (80 ml) foi presa com firmeza entre placas de quartzo, a outra foi colocada livremente. Como pode ser visto a partir dos resultados mostrados na Tabela 4, desta vez, a extensão da inativação das bactérias foi mais alta em 3 a 4 logio nas amostras de PC livremente colocadas do que nas presas com firmeza.
Tabela 4
Agitador
Orbital Orbital Oscilante oscilante
Título
da amostra
controle sem tratamento firmemente presa
colocada solta firmemente presa colocada solta
Título bacteriano
(logioCFU/ml)
4,94±0,16 4,23±0,00 0,50+0,39 4,02±0,17 0,87+0,78
Exemplo Experimental 5
Inativação de vírus herpes suid por UVB, sem ou com movimento livre das alíquotas de PC durante a agitação
A fim de testar se o aumento da inativação de patógenos em PCs que não são fixos durante a irradiação com luz UV se relaciona não só com as bactérias mas também com os vírus, foi realizado o seguinte experimento: alí- quotas de PC de 80 ml foram pinçadas com vírus herpes suid (SHV-I) e foram tratadas com UVB, conforme descrito no Exemplo Experimental 1. Nas amos- tras livremente colocadas, o título vitótico foi reduzido de quase 4 logio, nas amostras firmemente presas, por outro lado, apenas de aproximadamente 3 logio. Isto confirma que, sob as referidas condições, a inativação de vírus é também distintamente melhorada. Tabela 5
Título virótico
Título da amostra
amostra firmemente presa amostra colocada solta
controle sem tratamento
(LogioTCIDso)
4,4±0,2 1,41±0,18 0,56±0,15
Exemplo Experimental 6
Inativação de vírus da estomatite vesicular por UVB, sem ou com movimento livre de alíquotas de PC durante a agitação
O experimento foi realizado conforme descrito no Exemplo Expe- rimental 5, exceto que as alíquotas de PC foram pinçadas com VSV, em vez de com SHV-1. Novamente, a extensão da inativação dos vírus nas amostras li- vremente colocadas foi maior em mais de 6,46 logio do que nas amostras comparativas, que foram fixadas entre placas de quartzo durante a exposição (Tabela 6). É, de fato, de notar que também nestas, o título virótico foi relati- vamente muito reduzido (em aproximadamente 5,4 logio). O VSV é claramen- te mais sensível a UV do que SHV-1.
Tabela 6
Título virótico
Título da amostra
amostra firmemente presa amostra colocada solta
controle sem tratamento
(LogioTCIDso)
6,7±1,05 1,29+1,05 <0,24±0,00 (I
14/15 J
Exemplo Experimental 7
Inativação de S.epidermidis por UVC,
sem ou com movimento livre das alíquotas de PC durante a agitação
Neste experimento, a irradiação teve lugar com UVCj em vez de UVB. A dose de UV foi de 0,3 J/cm2 (tempo de exposição: 60 segundos). De outra forma, as condições foram conforme descritas no Exemplo Experimental 1. Como pode ser visto a partir da Tabela 7, o título bacteriano nas amostras fixas foi apenas reduzido de aproximadamente 1 logio. Isto reflete claramente a pequena profundidade de penetração da UVC na suspensão de plaquetas. Nas amostras livremente colocadas, por outro lado, não foi mais possível en- contrar bactérias; o fator de inativação foi maior do que 4 logio-
Tabela 7
Título bacteriano
Título da amostra
(logioCFU/ml)
controle sem tratamento 4,08±0,04
amostra firmemente presa 2,99±0,13
amostra colocada solta <0,24
Exemplo Experimental 8
Inativação de VSVpor UVC,
sem ou com movimento livre das alíquotas de PC durante a agitação
Como no Exemplo Experimental 6, foi usado VSV como vírus de teste. As condições eram as mesmas que no Exemplo Experimental 7. Os resultados exibidos na Tabela δ mostram que, também neste caso, a extensão da inativação de patógenos foi muito mais marcada nas amostras livremente colocadas do que nas fixas: enquanto o título virótico na última foi reduzido 22
de apenas cerca de 1,5 logio, foi aproximadamente de 6,2 Iog não fixadas.
nas amostras
Tabela 8
Título da amostra
controle sem tratamento amostra firmemente presa amostra colocada solta
Título virótico
(Log10TCID50)
6,92+0,22 5,47±0,21 0,74±0,76