Виробництво вакцин проти грипу в біореакторах одноразового використання Max-Planck-Gesellschaft

Вакцини проти грипу, політика та плани пандемії

Порівняно з іншими біотехнологічними продуктами, спеціальні вимоги застосовуються до розробки виробничих процесів для вакцин:

продукт призначений для здорового пацієнта, і побічні ефекти не приймаються
здорові пацієнти спочатку не бачать потреби у лікуванні (втома від вакцинації)
продукт є масовим продуктом і повинен бути дешевим, стабільним (для зберігання) та простим в управлінні
З такою вакциною, як грип, виробництво повинно бути дуже гнучким, оскільки щороку потрібно виробляти різні віруси з дещо різними характеристиками
у разі пандемії велика кількість продукції повинна бути виготовлена за дуже короткий час.

Інформація про відповідні виробничі процеси та їх подальший розвиток, як правило, оброблялася компаніями дуже конфіденційно. Це принаймні частково змінилося за останні роки через громадське обговорення "загрози, яку становлять інфекційні хвороби". Проекти, що фінансуються "Фондом Білла та Мелінди Гейтс", такі як "Міжнародна ініціатива вакцин проти СНІДу" (IAVI), спонукають виробників вакцин та науково-дослідні установи до спільних проектів для обміну знаннями та багато інших цікавих подій, що спостерігаються протягом останніх років ( включаючи державно-приватне партнерство). Були розроблені нові клітинні лінії (конструкторські клітини) та випробувані нові реактори та методи очищення (одноразові біореактори та одноразові установки очищення).

Які клітини в яких умовах виробляють найбільше вірусів?

Виробництво вірусів грипу в інкубованих курячих яйцях було дозволено багато років тому, а також було доведено, що це безпечно. Однак вакцина містить дуже малу залишкову кількість яєчних білків, що може призвести до алергії. Що стосується виробництва вірусів пташиного грипу, ця система виробництва, природно, також стикається з обмеженнями. Якщо ви хочете використовувати інші клітини тварин для виробництва вірусів, їх можна затвердити лише за певних умов. Наприклад, клітини повинні бути вільними від випадкових агентів (тобто без відомих біологічно забруднюючих речовин, таких як мікоплазми, віруси, бактеріофаги), і повинно бути показано, що вироблена вакцина не створює жодного ризику раку або пріонів.

Клітини CHO або BHK використовувати не можна - обидві клітини, які часто використовуються для біотехнологічного виробництва рекомбінантних білків або моноклональних антитіл. Клітинні лінії, затверджені для виробництва людських вакцин, включають, наприклад, клітини MDCK, Vero та Per.C6. Клітини MDCK та Vero зазвичай приєднуються, тобто клітини собак або зелених мавп, які ростуть на поверхнях і спочатку були отримані з ниркової тканини. Клітинна лінія людини Per.C6 належить до так званих «дизайнерських клітин», росте у суспензії та була отримана з первинних ретинобластів шляхом трансфекції мінігеном Е1 від аденовірусу типу 5.

Яка з цих клітин є найкращою клітиною для встановлення певного процесу вакцинації, залежить від багатьох різних параметрів. Середовище росту та умови впливають на максимально можливу кількість клітин і, отже, на вихід вірусу. Потім середовище під час розмноження вірусу та умови зараження впливають на продуктивність клітин. Віруси потрібно адаптувати до клітин і визначити правильний час зараження та оптимальний коефіцієнт вакцинації вірусу на клітину. Нестача поживних речовин у середовищі або інгібуючі речовини, що накопичуються під час процесу, також мають великий вплив на вихід вірусу.

Робоча група `` Виробнича переробка '' відділу інженерії біопроцесів Інституту динаміки складних технічних систем Макса Планка інтенсивно займалася виробництвом вакцин проти грипу в клітинах тварин та на різних рівнях (поза- та внутрішньоклітинні метаболіти, реакція клітин на білок господаря, клітинна фізіологія, ... ) Встановлено аналітичні методи. Клітини MDCK та Vero порівнювали в різних релевантних умовах процесу. Завдяки всебічному аналізу можна було ідентифікувати та точніше охарактеризувати численні параметри, що визначально впливають на ріст клітин та вихід вірусів, з урахуванням їх впливу на загальний процес [1-2]. Дані про споживання компонентів середовища (цукор, амінокислоти, кисень), клітинний цикл, ріст клітин, а також смерть та ступінь зараження, вихід вірусу (активний та неактивний), запрограмована загибель клітин (апоптоз), моделі глікозилювання вірусного білка гемаглютинін або білкова реакція клітин-господарів зараз доступні та доступні Пояснення питань щодо проектування та оптимізації процесів продовжувало використовуватися.

При оптимальному управлінні процесами врожайність різних клітин, здається, не так сильно відрізняється в кінці. Важливіше мати кілька варіантів виробництва вірусів, краще зрозуміти переваги та недоліки відповідних систем і мати можливість гнучко відмовлятись від них у разі пандемії.

Одноразові біореактори - нові можливості для швидкого та простого виробництва?

Існуюча технологія біореактора була переглянута кілька років тому. Замість нержавіючої сталі або скляних чайників як стандартних реакторів були представлені культиваційні мішки з поліетилену, подібні до мішків для переливання крові. Вони переміщаються вперед-назад на нагрітій пластині, при необхідності загазовуються та утилізуються після одноразового використання [3], див ілюстрація 1.