Производство на грипна ваксина в биореактори за еднократна употреба Max-Planck-Gesellschaft

Грипни ваксини, политики и планове за пандемия

В сравнение с други биотехнологични продукти, при разработването на производствените процеси за ваксини се прилагат специални изисквания:

продуктът е предназначен за здрав пациент и не се приемат странични ефекти
здрави пациенти първоначално не виждат нужда от лечение (умора от ваксинация)
продуктът е масов продукт и трябва да бъде евтин, стабилен (за съхранение) и лесен за администриране
С ваксина като грип производството трябва да бъде много гъвкаво, тъй като всяка година трябва да се произвеждат различни вируси с малко по-различни характеристики
в случай на пандемия, много продукт трябва да бъде произведен за много кратко време.

Информацията за съответните производствени процеси и тяхното по-нататъшно развитие обикновено се третираше с голяма поверителност от компаниите. Това се промени поне отчасти през последните години поради общественото обсъждане на „заплахата, която представляват инфекциозните болести“. Проекти, финансирани от "Фондация Бил и Мелинда Гейтс" като "Международна инициатива за ваксини срещу СПИН" (IAVI), насърчават производителите на ваксини и изследователските институции да предприемат съвместни проекти за обмен на знания и много други интересни разработки се наблюдават през последните години включително публично-частни партньорства). Разработени бяха нови клетъчни линии (дизайнерски клетки) и бяха тествани нови реактори и методи за пречистване (биореактори за еднократна употреба и устройства за пречистване за еднократна употреба).

Кои клетки произвеждат най-много вируси при какви условия?

Производството на грипни вируси в инкубирани пилешки яйца е разрешено преди много години и също така е доказано, че е безопасно. Ваксината обаче съдържа много малки остатъчни количества яйчни протеини, което може да доведе до алергии. Що се отнася до производството на вируси на птичи грип, тази производствена система също естествено излиза срещу ограничения. Ако искате да използвате други животински клетки за производство на вируси, те могат да бъдат одобрени само при определени условия. Клетките трябва напр. да не съдържа случайни агенти (т.е. без известни биологично замърсяващи агенти като микоплазми, вируси, бактериофаги) и трябва да се докаже, че произведената ваксина не представлява риск от рак или приони.

CHO или BHK клетки не могат да се използват - и двете клетки, които често се използват за биотехнологично производство на рекомбинантни протеини или моноклонални антитела. Клетъчните линии, одобрени за производството на човешки ваксини, включват например MDCK, Vero и Per.C6 клетки. Клетките MDCK и Vero обикновено са прилепнали, т.е. клетки от кучета или зелени маймуни, които растат на повърхности и първоначално са получени от бъбречна тъкан. Човешката клетъчна линия Per.C6 принадлежи към така наречените „дизайнерски клетки“, расте в суспензия и е получена от първични ретинобласти чрез трансфекция с миниген Е1 от аденовирус тип 5.

Коя от тези клетки е най-добрата клетка за установяване на определен ваксинален процес зависи от много различни параметри. Растежната среда и условията влияят на максимално възможния брой клетки и по този начин вирусът дава. След това средата по време на репликацията на вируса и условията на инфекция влияят върху продуктивността на клетките. Вирусите трябва да бъдат адаптирани към клетките и трябва да се определи точното време на заразяване и оптималното съотношение на ваксинация на клетка. Липсата на хранителни вещества в средата или инхибиторните вещества, натрупващи се по време на процеса, също имат голямо влияние върху добива на вируса.

Работната група „Обработка нагоре“ на Bioprocess Engineering Group към Института за динамика на сложните технически системи „Макс Планк“ се занимава интензивно с производството на противогрипни ваксини в животински клетки и на различни нива (извънклетъчни и вътреклетъчни метаболити, реакция на белтъка на гостоприемника, клетъчна физиология, ... ) Установени аналитични методи. MDCK и Vero клетките бяха сравнени при различни условия, свързани с процеса. Благодарение на изчерпателния анализ могат да бъдат идентифицирани и по-точно характеризирани многобройни параметри, които решаващо влияят върху клетъчния растеж и добива на вируси по отношение на тяхното влияние върху цялостния процес [1-2]. Вече са налични и са налични данни за консумацията на средни компоненти (захар, аминокиселини, кислород), клетъчен цикъл, клетъчен растеж, както и смърт и степен на инфекция, добив на вирус (активен и неактивен), програмирана клетъчна смърт (апоптоза), модели на гликозилиране на вирусния протеин хемаглутинин или протеиновия отговор на клетките гостоприемници Изясняването на въпроси относно проектирането и оптимизирането на процесите продължи да се използва.

При оптимално управление на процеса, добивите на различните клетки изглежда не се различават толкова много в крайна сметка. По-важно е да имате няколко възможности за производство на вируси, за да разберете по-добре предимствата и недостатъците на съответните системи и да можете да ги използвате гъвкаво в случай на пандемия.

Биореактори за еднократна употреба - нови възможности за бързо и лесно производство?

Преди няколко години съществуващата технология за биореактор беше преразгледана. Вместо котли с разбъркване от неръждаема стомана или стъкло като стандартни реактори, бяха представени торбички за отглеждане от полиетилен, подобни на торбички за кръвопреливане. Те се преместват напред и назад върху загрята плоча, при необходимост се газират и се изхвърлят след еднократна употреба [3], вж илюстрация 1.