DE2137630A1 - Toxoid formation from bacterial toxins - by treatment with hexamethylene diisocyanate - Google Patents

Toxoid formation from bacterial toxins - by treatment with hexamethylene diisocyanate

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Abstract

Bacterial toxins, esp. diphtheria and tetanus, are converted into toxoids, i.e. the toxicity is removed while retaining the antigenic props., by treating with hexamethylene diisocyanate. The process takes only a few hrs., and gives active vaccines.

Description

verfahren zur Toxoldierung von Bakterientoxinen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Toxoidierung von Baktierentoxinen, insbesondere von Diphtherie- und Tetanustoxin.Process for the toxolization of bacterial toxins the subject of the invention is a process for toxoiding bacterial toxins, especially diphtheria and tetanus toxin.

Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Toxoidierung von Bakterientoxinen. Eine breite Anwendung hat jedoch nur die Inaktivierung mit Formaldehyd gefunden. - Dieses Verfahren- hat den Nachteil, dass es mehrere Wochen dauert. Ausserdem wird, insbesondere beim Diphtherietoxoid, eine Retoxifizierung beobachtet.There are a number of methods for toxoiding bacterial toxins. However, only inactivation with formaldehyde has found wide application. The disadvantage of this procedure is that it takes several weeks. In addition, retoxification was observed especially with diphtheria toxoid.

Es wurde nun ein Verfahren zur Toxoidierung von Bakterientoxinen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bakterientoxine mit Hexamethylendiisocyanat behandelt werden Als Baktierentoxine kommen hauptsächlich Toxine der Diphterie-und Tetanusbakterien in Frage, die auf-bekannte Weise gezüchtet werden. Dabei bilden sie Toxine, die durch Abtrennung von den Bakterien isoliert werden können. Entscheidend bei der Toxoidierung ist die Beseitigang der Toxizität unter Erhaltung der Antigenität, die in Impfstoffen die entscheidende Eigenschaft für die Immunabwahr, für die Bildung von Antikörpern gegen die Toxine darstellt.A method for the toxoidization of bacterial toxins has now been found, which is characterized in that the bacterial toxins with hexamethylene diisocyanate are treated As bacterial toxins come mainly toxins of the diphtheria and Tetanus bacteria in question, which are grown in a known manner. Form thereby they are toxins that can be isolated by separation from the bacteria. Decisive at Toxoidation is the elimination of toxicity while preserving it antigenicity, which in vaccines is the decisive property for immune defense, for the formation of antibodies against the toxins.

Hexamethylendiisocyanat wandelt in wenigen Stunden das Toxin in ein Toxoid um. Dabei bleibt die Antigenität unbeeinflusst.Hexamethylene diisocyanate converts the toxin into in a few hours Toxoid around. The antigenicity remains unaffected.

Die erhaltenen Toxide sind gute Antigene und gestatten, wirksame Impfstoffe herzustellen.The oxides obtained are good antigens and allow effective vaccines to manufacture.

Man geht bei dem erflndungsgemässen Verfahren zweckmässig so vor, dass man zu einer wässrigen Lösung des Toxins im neutralen pH-Bereich etwa zwischen pH 5 una pH 9 Hexamethylendiisocyanat zweckmässig in einen mit Wasser mischbaren aber gegen Isocyanate -inerten Lösungsmittel wie Aceton oder Dioxan gelöst bei Raumtemperatur zusetzt. Bei einer Konzentration an 0,1 -bis 0,5% des Toxoidierungsmittels bezogen auf das Gesamtvolumen des Ansatzes ist die Reaktion meistens schon nach etwa einer Stunde abgeschlos-sen. Das nicht ftir die Toxoidierung verbrauchte Hexamethylendiisocyanat verwandelt sich durch Hydrolyse in Hexamethylendiamin und Kohlensäure und kann nach einiger Zeit z.B. 1 - 4 Stunden nach Reaktionsbeginn durch Dialyse z.B. gegen eine neutrale isotonische Natriumchloridlösung entfernt werden.In the method according to the invention, it is expedient to proceed as follows: that you get to an aqueous solution of the toxin in the neutral pH range between about pH 5 and pH 9 hexamethylene diisocyanate expediently in a water-miscible one but against isocyanate -inert solvents such as acetone or dioxane dissolved at room temperature clogs. Based at a concentration of 0.1-0.5% of the toxoidizing agent to the total volume of the batch, the reaction is usually already after about one Hour completed. The hexamethylene diisocyanate not used for toxoidation turns into hexamethylenediamine and carbonic acid through hydrolysis and can after some time e.g. 1 - 4 hours after the start of the reaction by dialysis e.g. against a neutral isotonic sodium chloride solution can be removed.

Die Beseitigung der Toxizität kann im Falle des Tetanus-Toxins an der Maus, im Falle des Diphtherie-Toxins am Meerschweinchen kontrolliert werden.The elimination of toxicity can begin in the case of tetanus toxin the mouse, in the case of diphtheria toxin on guinea pigs.

Die Antigenität wird zweckmässig in vitro mittels der Bindungsfähigkeit von Antikörpern aus Antiserum bestimmt. Ausserdem kann in vivo beim Tetanus-Toxin im Antikörperbindungsversuch an der Maus und beim Tetanus- und Diphtherie-Toxin im aktiven Schutzversuch am Meerschweinchen die Schutzwirkung in internationalen Einheiten bestimmt werden.The antigenicity is expediently determined in vitro by means of the ability to bind determined by antibodies from antiserum. It can also be used in vivo for tetanus toxin in antibody binding experiments in mice and in tetanus and diphtheria toxins in active Protective experiment on guinea pigs the protective effect in international units are determined.

Im folgenden werden die erforderlichen Teste kurz beschrieben.The tests required are briefly described below.

In dieser Beschreibung bedeutet Lf = Limes floculationis, diejenige Menge Antigen, die 1 I.E. des spezifischen Antiseruins ausflockt; dlm die Dosis letalis minina, d.i. die kleinste Dosis Diphtherie-Toxin, die ein 250 g schweres Merrschweinchen nach subcutaner Verabreichung innerhalb von 4 Tagen tötet.In this description Lf = Limes floculationis means that Amount of antigen that flocculates 1 IU of the specific antiseruin; dlm the dose letalis minina, i.e. the smallest dose of diphtheria toxin that weighs 250 g Kills guinea pigs within 4 days after subcutaneous administration.

Die Schutzwirkung wird gemessen in I.E. Antitoxin/ml Serum des Impflings.The protective effect is measured in IU antitoxin / ml serum of the vaccinee.

Antikörperbindungstest in vivo Zum Nachweis der Antikörperbindungskapazität des entgifteten Tetanustoxins werden je 0,4 ml der folgenden Ansätze subcutan pro Maus injiziert: 1 ml des eriindungsgeinäss hergestellten Tetanus-Toxoids in den Verdünnungen von 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 bzw.Antibody binding test in vivo For the detection of the antibody binding capacity of the detoxified tetanus toxin are per 0.4 ml of the following approaches subcutaneously per Mouse injected: 1 ml of the tetanus toxoid prepared in accordance with the invention into the Dilutions of 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 or

1 Lf/ml + 1 mol Tetanus-Antitoxin 2 IE/ml - 20 Min. bei Zimmertemperatur + 1 ml Tetanus-Toxin#1,1 Lf/ml - 20 lein. bei Zimmertemperatur + 1 ml NaCl-Lösung (0,9%ig) Bei optimaler Antikörperbindung müssen alle Tiere einschliesslich der Toxoidverdünnung mit 1 Lf/Sl innerhalb von 4 Tagen verenden. 1 lf / ml + 1 mol tetanus antitoxin 2 IU / ml - 20 min. At room temperature + 1 ml tetanus toxin # 1.1 Lf / ml - 20 lein. at room temperature + 1 ml NaCl solution (0.9%) With optimal antibody binding, all animals must include the toxoid dilution Kill with 1 Lf / Sl within 4 days.

Bestimmung des Lf-Wertes mit Diphtherie- bzw. Tetanus-Toxin bzw.-Toxoid.Determination of the Lf value with diphtheria or tetanus toxin or toxoid.

Das spezifische Antitoxin wird-auf 100 Lr/ml verdünnt.The specific antitoxin is diluted to 100 Lr / ml.

In einem vorgelegten konstanten Volumen Antitoxin werden, ausgehend vom Volumen-Verhältnis 1:1, fallende Volumina des Toxins bzw. Toxoids zugesetzt und im Wasserbad bei 5000 inkubiert. In kurzen Abständen wird das Auftreten der ersten Flockungsreaktion beobachtet. Dieser Antigen/Antikörper-Aquivalenzpunkt wird als Lf-Wert aus den Volumenverhältnissen errechnet.In a given constant volume of antitoxin, starting out of the volume ratio 1: 1, decreasing volumes of the toxin or toxoid added and incubated in a water bath at 5000. The occurrence of the first flocculation reaction observed. This antigen / antibody equivalence point becomes calculated as the Lf value from the volume ratios.

Toxizitäts- und Wirksamkeitstest für Diphtherie-Toxin 5 Meerschweinchen (270-320 g) erhalten jeweils 0,5 ml des auf 50 Lf/ml eingestellten Diphtherietoxins. Verenden die Tiere innerhalb der folgenden 6 Wochen oder zeigen sie diphtherische Lähmungen so gilt das Präparat als toxisch.Toxicity and efficacy test for diphtheria toxin 5 guinea pigs (270-320 g) each receive 0.5 ml of the diphtheria toxin adjusted to 50 Lf / ml. Do the animals die or show diphtheria within the next 6 weeks The preparation is considered to be toxic to paralysis.

Die überlebenden Tiere werden nach Ablauf der 6. Woche mit -10 dlm Diphtherietoxin subcutan belastet. Überleben die Tiere die Belastung, so gilt das Toxoid als wirksam. Das Maß der Wirksamkeit wird durch Bestimmung des humoralen Antikörpertiters am 10. Tag nach der Intoxikation festgestellt.After the 6th week, the surviving animals are exposed to -10 dlm Diphtheria toxin exposed subcutaneously. If the animals survive the stress, that applies Toxoid as effective. The degree of effectiveness is determined by determining the humoral Antibody titer determined on the 10th day after intoxication.

Toxizitätstest für Tetanus-Toxin an der @aus Die auf Tetanus-Toxizität zu prüfende Probe wird in einer Verdünnungsreihe mit fallenden Konzentrationen an Tetanus-Antitoxin (Serum eines immunisierten Pferdes) mindestens 10 Minuten bei 200C inkubiert. Jeweils zwei usaiwerden je 0,4 ml der Toxin-Antitoxingemische subcutan in die Leistenbeuge injiziert. Zwei Tiere erhalten nicht mit sntitoxin behandeltes Toxin.Toxicity test for tetanus toxin at the @aus die for tetanus toxicity The sample to be tested is obtained in a dilution series with decreasing concentrations Tetanus antitoxin (serum from an immunized horse) for at least 10 minutes Incubated at 200C. In each case, 0.4 ml of the toxin-antitoxin mixtures are used subcutaneously injected into the groin. Two animals do not get treated with sntitoxin Toxin.

Uberleben bis zum 4. Tag alle Mäuse, so gilt das Präparat als nicht toxisch.If all mice survive up to the 4th day, the preparation is considered not to be toxic.

Beispiel 1 : Tetanustoxin 1000 ml eines auf bekannte Weise gewonnenen Tetanstoxins mit 35.000 Lf/g Stickstoff und 5 mg Tetanustoxin/ml in 0,1 molarem Phosphatpuffer pH 7,2 werden mit 2,5 ml einer 10 Vol-%igen acetonischen Lösung von Hexamethylendiisocyanat bei Zimmertemperatur versetzt. Nach einer Stunde wird das Reaktionsgemisch in ein Dialysiergefäss gegeben und 16 Stunden gegen neutrale isotonische Natriumchloridlösung dialysiert.Example 1: Tetanus toxin 1000 ml of a obtained in a known manner Tetanus toxins with 35,000 Lf / g nitrogen and 5 mg tetanus toxin / ml in 0.1 molar Phosphate buffer pH 7.2 with 2.5 ml of a 10% by volume acetone solution of Hexamethylene diisocyanate is added at room temperature. After an hour it will Reaction mixture placed in a dialysis vessel and 16 hours against neutral isotonic Dialyzed sodium chloride solution.

Das erhaltene Produkt enthielt, wie sich an der Maus nachweisen liess, kein Toxin mehr. Alles Toxin war in Toxoid übergeführt.The product obtained contained, as could be demonstrated in the mouse, no more toxin. All of the toxin was converted into toxoid.

Das Verfahrensprodukt ergab im aktiven Schutzversuch am Meerschweinchen 480 I.E./ml.The product of the process resulted in an active protection test on guinea pigs 480 IU / ml.

Beispiel 2 : Diphtherieboxin 1000 ml eines auf bekannte Weise gewonnenen Diphtherietoxins oit 2500 Lf/mg Stickstoff und 3,7 mg Diphtherietoxin/ml in 0>1 molarem Phosphatpuffer pH 7,2 werden- bei Zimmertemperatur mit 5 ml einer 10 %igen acetonischen Lösung von Hexamethylendiisocyanat versetzt. Nach einer Stunde wird das Reaktionsgemisch in ein Dialysiergefäss gegeben und 16 Stunden gegen neutrale isotonische Natriumchloridlösung dialysiert.Example 2: Diphtheria box 1000 ml of a obtained in a known manner Diphtheria toxins with 2500 Lf / mg nitrogen and 3.7 mg diphtheria toxin / ml in 0> 1 molar phosphate buffer pH 7.2 - at room temperature with 5 ml of a 10% acetone solution of hexamethylene diisocyanate added. After an hour it will the reaction mixture placed in a dialysis vessel and 16 hours against neutral dialyzed isotonic sodium chloride solution.

Das Verfahrensprodukt wird am Meerschweinchen auf Toxizität geprüft und es ergab sich dabei, dass alles Toxin durch das erfindungsgemässe Verfahren durch lIexametbylendiisocyanat in Toxoid umgewandelt worden ist.The product of the process is tested for toxicity on guinea pigs and it was found that all toxin by the method of the invention has been converted to toxoid by lexamethylene diisocyanate.

Die Antigenität wurde ebenfalLs am Meerschweinchen geprüft, wobei sich eLn Antikörpertiter von 8 I.E./ml ergab.The antigenicity was also tested on guinea pigs, with the antibody titer was 8 IU / ml.

Claims (1)

PatentanspruchClaim Verfahren zur Toxoidierung von Bakterientoxinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Baktierentoxine mit Hexamethylendiisocyanat behandelt werden.Process for the toxoidation of bacterial toxins, characterized in that that the bacterial toxins are treated with hexamethylene diisocyanate.
DE19712137630 1971-07-28 1971-07-28 Process for the toxoidation of bacterial toxins Expired DE2137630C3 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0037522A2 (en) * 1980-04-04 1981-10-14 Smith Kline - RIT Société anonyme dite: Derivatives of the heat stable enterotoxin of Escherichia coli, and their preparation

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EP0037522A3 (en) * 1980-04-04 1982-05-19 Smith Kline - Rit Societe Anonyme Dite: Derivatives of the heat stable enterotoxin of escherichia coli, and their preparation

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