Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 70-82.

Background
Foot-and-mouth disease virus (FMDV) remains a significant threat to livestock health
and agricultural economies, particularly in endemic regions such as Egypt. Although
suspension cultures of BHK-21 cells are widely employed for FMD vaccine production,
conventional methods often depend on costly infrastructure and sophisticated bioreactors,
limiting their accessibility in low-resource settings.
Methods
We developed a simplified and Reasonable method to adapt BHK-21 cells to suspension
culture using a progressively accelerated rolling system, eliminating the need for
microcarriers or complex bioreactor systems. The resulting suspension-adapted cells
(BHK-S) were assessed for growth kinetics, sterility, post-thaw viability, and their ability
to support FMDV replication and 146S antigen production.
Results
BHK-S cells demonstrated robust growth with >95% viability and achieved cell densities
of 2 × 10⁶ cells/mL. After FMDV infection, suspension cultures yielded significantly
higher virus titers (>10⁸ TCID₅₀/mL) compared to adherent cultures (106.8 TCID₅₀/mL; p
< 0.001). Furthermore, 146S antigen yield was substantially improved, with suspension
cultures producing 4.4 µg/mL compared to 1.5 µg/mL in adherent cells. Scale-up to a 10L
bioreactor confirmed the stability of growth parameters and viral productivity.
Conclusions
This streamlined and scalable approach for adapting BHK-21 cells to suspension culture
offers a practical and affordable alternative for FMD vaccine production in resource-
limited settings, facilitating the transition from bench to bioprocessing scale.

الخلفية:
يظل فيروس الحمى القلاعية (FMDV) تهديدًا كبيرًا لصحة الثروة الحيوانية والاقتصادات الزراعية، خاصة في المناطق الموبوءة مثل مصر. وعلى الرغم من أن مزارع خلايا BHK-21 معلقة تُستخدم على نطاق واسع في إنتاج لقاحات الحمى القلاعية، فإن الطرق التقليدية غالبًا ما تعتمد على بنية تحتية باهظة الثمن ومفاعلات حيوية متطورة، مما يحد من إمكانية استخدامها في البيئات محدودة الموارد.
الطرق:
قمنا بتطوير طريقة مبسطة وفعّالة من حيث التكلفة لتكييف خلايا BHK-21 مع زراعة معلقة باستخدام نظام دحرجة متسارع تدريجيًا، دون الحاجة إلى ناقلات دقيقة (microcarriers) أو أنظمة مفاعلات حيوية معقدة. وتم تقييم الخلايا الناتجة (BHK-S) من حيث ديناميكيات النمو، والتعقيم، والحيوية بعد التجميد، وقدرتها على دعم تكاثر الفيروس وإنتاج مستضد 146S.
النتائج:
أظهرت خلايا BHK-S نمواً قوياً مع حيوية تتجاوز 95%، وحققت كثافة خلوية بلغت 2 × 10⁶ خلية/مل. وبعد إصابة الخلايا بالفيروس، أظهرت المزارع المعلقة مستويات أعلى بكثير من العيار الفيروسي (>10⁸ TCID₅₀/مل) مقارنة بالمزارع الملتصقة (10⁶.⁸ TCID₅₀/مل؛ p < 0.001). بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين إنتاج مستضد 146S بشكل ملحوظ، حيث أنتجت المزارع المعلقة 4.4 ميكروغرام/مل مقابل 1.5 ميكروغرام/مل في الخلايا الملتصقة. وأكدت عملية التوسيع إلى مفاعل حيوي بسعة 10 لتر استقرار معايير النمو والإنتاجية الفيروسية.
الاستنتاجات:
إن هذا النهج المبسط والقابل للتوسع لتكييف خلايا BHK-21 مع الزراعة المعلقة يوفر بديلاً عملياً وميسور التكلفة لإنتاج لقاح الحمى القلاعية في البيئات محدودة الموارد، مما يسهل الانتقال من البحث المخبري إلى الإنتاج الصناعي.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.