Virusne čestice u medicini imaju važnu primjenu u prevenciji i liječenju bolesti. Koriste se kao cjepiva za sprječavanje infekcija, ali i kao alati u genskoj terapiji.
Virusna cjepiva mogu biti različitih tipova. Neka se sastoje od živih, ali oslabljenih (atenuiranih) virusa koji se mogu umnažati u organizmu i potaknuti snažan imunološki odgovor, poput cjepiva protiv ospica, mumpsa, rubele i dječje paralize. Druga cjepiva sadrže cijele, ali neinfektivne virusne čestice, kao što je slučaj kod cjepiva protiv gripe. Treći pristup temelji se na uporabi pojedinih virusnih proteina, primjerice u cjepivu protiv hepatitisa B ili na strukturama sličnima virusima bez genskog materijala (engl. virus-like particles), kakve se koriste u cjepivima protiv humanog papiloma virusa. Sve ove vrste cjepiva potiču razvoj zaštitnog imunološkog odgovora, ali ne uzrokuju bolest.
U genskoj terapiji virusi se koriste kao vektori za prijenos genskog materijala u stanice, s ciljem postizanja terapijskog učinka. U tu svrhu najčešće se koriste adenovirusi, retrovirusi (uključujući lentiviruse), adeno-srodni virusi, herpes simplex virus i vaccinia virus. Proizvodnja virusnih čestica za cjepiva i genske vektore odvija se u kontroliranim uvjetima, najčešće u kulturi stanica (in vitro) ili u pilećim embrijima (in vivo). Početni dio procesa, u kojem se virusi umnažaju, naziva se uzvodni proces (engl. upstream processing).
Nakon umnažanja, virusne čestice potrebno je pročistiti. Tijekom proizvodnje mogu biti prisutne različite nečistoće, poput komponenti hranjivog medija (npr. proteini seruma), dijelova stanica domaćina (proteini i DNA) ili neželjenih virusnih struktura, poput praznih kapsida i agregata. Proces uklanjanja tih nečistoća naziva se nizvodni proces (engl. downstream processing), a njegov je cilj dobiti siguran i učinkovit konačni proizvod koji zadovoljava stroge regulatorne zahtjeve.
Nizvodno pročišćavanje jedan je od najzahtjevnijih i najskupljih dijelova proizvodnje, jer može činiti i do 70% ukupnih troškova. Uključuje više koraka, kao što su centrifugiranje (razdvajanje čestica prema veličini i gustoći), filtracija (prolazak suspenzije kroz membrane koje zadržavaju određene čestice) te kromatografija, kojom se molekule razdvajaju na temelju njihovih svojstava poput veličine, naboja ili hidrofobnosti. Najčešće korištene metode uključuju ionsku, afinitetnu i hidrofobnu kromatografiju te gel-filtraciju.
Virusi su osjetljivi sustavi i lako mogu izgubiti infektivnost tijekom obrade, zbog čega je potrebno pažljivo optimizirati sve korake pročišćavanja. Budući da svaki virus ima specifična biokemijska i biofizikalna svojstva, proces proizvodnje i pročišćavanja mora se prilagoditi svakom pojedinom virusu. Za optimizaciju procesa koriste se suvremeni pristupi poput dizajna eksperimenata (engl. Design of Experiments), koji omogućuju razumijevanje utjecaja različitih parametara i njihovih međusobnih interakcija. Takav pristup dio je šireg koncepta Quality by Design, čiji je cilj osigurati visoku kvalitetu i sigurnost konačnog proizvoda.