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破解疫苗生产工艺瓶颈疫苗生产从“马车时代”
发布时间:2020-01-15 04:03

  日前公布的肇庆市第三批西江创新创业团队名单中,来自华农(肇庆)生物产业技术研究院的疫苗和生物药细胞全悬浮培养核心技术创新团队在列。通过全悬浮培养技术,这一团队培养的生物药细胞单位数量处于国际领先水平,有望彻底改变如今疫苗生产方式,解决我国疫苗和生物制药行业的生产工艺瓶颈问题。

  工业化无血清细胞培养基专家、美国弗吉尼亚大学工程学院免疫学博士罗顺是实现疫苗和生物药细胞全悬浮培养核心技术突破的关键性人物,也是这一团队带头人。2011年,在外留学和工作多年的他回到┼中国,并引进了多年参与攻关的科研成果——鸭胚胎干细胞。

  通过反应器悬浮培养鸭胚胎干细胞来生产疫苗,和目前国内大多禽类疫苗生产企业采用的鸡胚培养工艺相比较,优势明显。

  以肇庆大华农生物药品有限公司为例,该公司每天生产2000升禽流感疫苗大约需要用到20万枚鸡蛋,后期还要对坏死胚胎进行无害化处理;而采用EB66-鸭胚胎干细胞通过2000升生物反应器就能等额生产出2000升禽流感疫苗,光是原材料就能减少三分之一费用。

  如今,澳门洋妞,采用鸡胚生产疫苗需要用到可以容纳数十万枚鸡蛋的厂房,并且还要雇佣上百名工人,一个批次产品需要15天生产时间;而应用EB66-鸭胚干细胞进行全悬浮培养,只要一个可以容纳2000升容器的空间,10位工人就能完成所有生产流程,生产时间也压缩到5天。

  此外,采用鸡胚培养,在疫苗的生产过程中存在生物安全隐患、疫苗使用中副反应大、质量不稳定等缺点。

  “从疫苗生产的发展趋势来看,生物反应器无血清全悬浮细胞培养技术是当前世界范围内各大生物公司工业化生产疫苗的首要选择。”罗顺博士介绍,新工艺不仅能提高细胞密度和疫苗抗原产量,而且规模化、自动化的反应器疫苗生产平台有效保证每批疫苗质量的稳定性和可靠性。

  尽管反应器悬浮培养动物细胞技术优势明显,但因国内长时间未能突破无血清细胞培养基这一瓶颈,导致新工艺难以规模化生产。

  培养基相当于细胞的养分,过去一直其配方一直被国外企业垄断。2015年引进EB66-鸭胚干细胞后,罗顺博士的团队长时间要从国外采购培养基来开展反应器悬浮培养动物细胞技术的研究工作。“培养基每升的费用上千元,让企业通过新技术生产疫苗成为不可能。”蔡仕君说。

  蔡仕君介绍,过去通过反应器培养动物细胞工艺,需要加入小牛血清,不同批次间血清质量差异引起细胞培养效果不稳定,导致影响疫苗生产工艺的稳定性和疫苗质量。疫苗中残留的血清蛋白使接种动物过敏反应升高,一定程度上影响疫苗的安全性。而现在通过无血清培养基技术,不用再加入小牛血清,避免了上述缺点。

  蔡仕君表示,传统的贴壁工艺是细胞贴在转瓶的壁上生长,不但培养细胞数量有限,而且无血清培养难度很大。而现在借助无血清培养基,细胞无血清、悬浮培养成为可能,单位体积的培养细胞数量是贴壁培养方式的100多倍。“反应器内细胞数量的大幅度增加,意味着病毒扩增、抗原生产效率的快速提升。”蔡仕君说。

  “培养基内有将近100种成分,每种成分的比例都会影响培养基的效果。”蔡仕君表示,经过成千上万次实验,直至2017年,团队才确定不同成分在培养基的合理比例,开发的培养基培养出来的鸭胚干细胞数量达到每毫升10乘以10的六次方,和国际技术持平。

  除细胞和培养基外,病毒株是影响新工艺的第三要素。蔡仕君表示,为让生产出来的疫苗具有更广泛的免疫性,他们团队通过反向遗传平台,从中挑选和培育出更具代表性的病毒株。

  同样是在2017年,罗顺博士和他的团队选择和肇庆大华农生物药品有限公司合作,组建疫苗和生物药细胞全悬浮培养核心技术创新团队,为新工艺产业化作最后的冲刺。

  蔡仕君因此来到华农(肇庆)生物产业技术研究院工作,在他看来,肇庆大华农拥有国家重点实验室、农业部动物疫病防控与制品创制重点实验室等重点实验室,科研实力雄厚。同时,大华农深耕动物疫苗多年,能为新技术投产提供广阔的市场。

  经过2年多优化,如今该团队培养的细胞数量达到每毫升30乘以10的六次方,处于国际领先水平;而培养基生产成本已下降到每升不到100元,让大规模生产成为可能。

  蔡仕君表示,目前疫苗及生物药生物反应器悬浮培养产业化生产工艺已完成中试阶段,已经启动向上申报程序,新技术生产的疫苗有望在2022年推向市场。“新工艺生产产品成本将较现有生产方式产品下降三分之二,而国内禽类疫苗每年市场规模上百亿元,这是片蓝海。”

  未来,创新团队将进一步提升抗原浓度,并研发可抵抗多种禽类疾病的联苗,实现打一针即可预防多种禽类疾病。“反应器悬浮培养动物细胞技术还能运用在人类疫苗生产上,这一技术可以复制到多个生产场景。”蔡仕君说。

  “疫苗产品的竞争实质是不同生物制药企业在其核心技术基础上的疫苗质量之争,谁在未来掌握了反应器疫苗生产工艺技术以及生产平台,提高了效力和安全性等疫苗质量,谁将会在下一轮行业发展中掌握市场主动权。”罗顺表示。

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