Characterization of production processes for tetanus and diphtheria anatoxins.

Tetanus and diphtheria are diseases that still cause significant morbidity and mortality. Clostridium tetani produces the tetanus toxin, a 150-kDa protein. The diphtheria toxin is synthesized by Corynebacterium diphtheriae as a protein of 58 kDa. The objective of this study was to carry out a chemical characterization of the tetanus and diphtheria toxin forms in the several production process stages, and thus to establish an affordable alternative in vitro quality control to aggregate to the classical tests. The 150 kDa band of the tetanus toxin and approximately 58 kDa band of the diphtheria toxin were observed by electrophoresis similar as that described in the literature. The same band of 58 KDa was detected in Western blotting reactions. The results obtained for diphtheria toxin showed very similar protein profiles between distinct lots. For the tetanus toxin, the profiles of the initial stage showed some variability, but the ones of the following stages were similar. The similarity of the electrophoresis results indicated reproduction and consistency of the production processes in Butantan Institute and correlated with the yield and antigenic purity classical data. The establishment of alternative in vitro quality control tests can significantly contribute to achieve the consistency approach supported by WHO.

Effect of medium composition on the production of tetanus toxin by Clostridium tetani.

The tetanus toxin is a neurotoxin synthesized by the bacillus Clostridium tetani that, after detoxification with formaldehyde, still exhibits antigenic and immunologic properties, hence its denomination of tetanus toxoid. Such a neurotoxin is produced by cultivation of the microorganism in vegetative form on a relatively complex specific medium containing glucose and peptone. The simultaneous effects of the starting levels of glucose (G0) and N-Z Case TT (NZ0) as carbon and nitrogen sources, respectively, on the production of tetanus toxin have been investigated in this work in static cultivations by means of a five-level star-shaped experimental design and evaluated by response surface methodology (RSM) for optimization purposes. The highest final average yield of tetanus toxin (72 Lf/mL), achieved at G0= 9.7 g/L and NZ0= 43.5 g/L, was 80% higher than that obtained with standard cultivations (G0= 8.0 g/L and NZ0= 25.0 g/L).

Diphtheria anatoxin industrial purification by gel filtration

Diphtheria toxoid is prepared from the toxin produced by fermentative process, of the Park-Williams N§8 strain of Corynebacterium diphteriae grown on F-20 medium. The toxin separeted from the organisms is detoxified and purified. Diphtheria toxoid is the immunizing antigen protecting against the adverse effects of infection by diphtheria organisms and rarely is used alone. It is used in associated vaccines with tetanus toxoid and pertussis vacine. This paper describes the separation of diphtheria anatoxin proteins on Sephadex G-50, Sephacryl S-100 HR and Superdex 75 prep grade

Otimizaçäo do processo de purificaçäo industrial de toxóide tetânico por gel filtraçäo / Improvement in the industrial purification of tetanus toxoid by gel filtration

A metodologia industrial para obtençäo de Toxóide Tetânico(T.T.) atual, consiste na pré-precipitaçäo pelo (NH4)2SO4 seguida de gel filtraçäo em Sephadex G-50, com o qual obtém-se grau médio de pureza de 2.300 Lf/mgNP, sendo que o mínimo exigido pela O.M.S. é 1.000Lf/mgNP. Visando basicamente a diminuiçäo do tempo empregado no processo de purificaçäo do T.T., utilizamos resinas cromatográficas de 2§ e 3§ geraçäo, o Sephacryl S-100HR e o Superdex 75 prepgrade, respectivamente, que possibilitaram a eliminaçäo da etapa de pré-precipitaçäo pelo (NH4)2SO4 obtendo-se resultados com grau de pureza ao redor de 3.000Lf/mgNP. A atividade imunogênica destes produtos quando absorvidos pelo Al (OH)3 em concentraçäo de 15Lf/ml foi de 4,5UI/ml em cobaios. A O.M.S. recomenda que o T.T. induza a formaçäo de no mínimo 2UI/ml nestes animais. O rendimento do processo de purificaçäo foi de 88,46//, que é similar ao obtido no processo atual. A metodologia introduzida permitiu a diminuiçäo do tempo empregado neste processamento assim como a possibilidade de trabalhar-se com purificaçäo em sistema fechado (coluna cromatográfica)

Toxina tetânica: produçäo e purificaçäo em escala industrial / Tetanus toxin: production and purification in large scale

A obtençäo de toxina tetânica purificada em grandes volumes é um passo fundamental para a produçäo de Toxóide Tetânico. A utilizaçäo de vapor para a esterilizaçäo do meio de cultura para a produçäo desta toxina apresentava títulos baixos de toxina tetânica. O emprego da filtraçäo convencional teve como consequência índices insatisfatórios de pureza (Lf/mgNP) e de rendimento (porcentagem) do processo. Com o objetivo de encontrar soluçöes para estas etapas do processo produtivo, foi utilizada a esterilizaçäo por cartuchos para o meio de cultura e a filtraçäo tangencial através de um sistema Prostak, associado à ultrafiltraçäo molecular em 30Kd para a toxina tetânica. A nova metodologia trouxe aumentos significativos em pureza (Lf/mgNP) e em rendimento (porcentagem). A tecnologia empregada e a comparaçäo dos resultados obtidos nos diferentes processos säo apresentadas neste trabalho

Purificaçäo industrial do toxóide tetânico por gel filtraçäo / Industrial purification of tetanus toxoids by gel filtration

Com o fracionamento pelo sulfato de amônio ou com a precipitaçäo alcoólica, säo obtidos toxóides tetânicos com pureza ao redor de 500 Lf/mg N.P. incompatíveis com as exigências da OMS, de 1000 a 1200 Lf/mg N.P. Foram descritas técnicas eficazes com a utilizaçäo da gel filtraçäo em Sephadex G200, G100 e G75 que, no entanto, pela longa duraçäo do processo, dificultam a produçäo em escala industrial. Introduzimos , assim, uma metodologia baseada na combinaçäo da pré-precipitaçäo pelo sulfato de amônio com a gel filtraçäo em Sephadex G50 com a qual obtivemos toxóides tetânicos com grau médio reprodutivo de pureza ao redor de 2.312,75 Lf/mg N.P. e resposta imunogênica satisfatória