疫情三年,让人们对疫苗行业的关注度再次爆发,同时再度迎来政策面集中关注。2022年初工信部等9 部门联合印发《“十四五”医药工业发展规划》,强调新型疫苗研发和产业化 能力建设;紧跟疫苗技术发展趋势,支持建设除了重组蛋白疫苗和灭活病毒疫苗以外的新型病毒载体疫苗、DNA疫苗、mRNA 疫苗、疫苗新佐剂和新型递送系统等技术平台,推动相关产品的开发和产业化;同时也出台了多项鼓励疫苗政策,支持疫苗产业的快速发展。
综合而言,各种疫苗平台在国家利好政策的支持下,形成了灭活苗以国家队为主,新型疫苗百家争鸣的局面。以下将简要介绍下百林科在不同类型的疫苗平台中可以提供的解决方案:
灭活病毒疫苗
灭活病毒疫苗作为一种成熟的生产平台,依然作为很多病毒性疾病预防的最有效手段,比如狂犬病疫苗,针对灭活病毒疫苗的层析工艺,百林科可提供MaXtar COLL 700(多模式)或Chromstar 4FF(凝胶过滤)两种纯化方案。而在细胞基质的一些流感疫苗,除了分子筛填料的应用,也会再引入阴离子层析进一步控制杂质水平,百林科的MaXtar Q强阴离子交换层析介质可以完美胜任。
图1 4FF 用于病毒性疫苗的纯化
病毒载体疫苗
Ad5腺病毒是无包膜的双链DNA病毒,具有很强的感染人体细胞的能力。Ad5腺病毒载体是较为成熟的平台,是将腺病毒中负责复制的关键基因片段剪切掉,使其不能复制但保留其侵染人体细胞的能力,被称作复制缺陷型腺病毒载体。再将目的抗原的序列插入到这种病毒载体中,人体接种该疫苗后,借助腺病毒载体较强的侵染能力,可迅速进入细胞,在细胞内释放出编码目的蛋白,成为可被机体识别的抗原。而不具备复制能力的腺病毒载体将被机体代谢。
通常,因为腺病毒借助于HEK293 可以大规模悬浮培养,下游采用超滤以及两步层析(MaXtar COLL 700以及MaXtar Q HR)等工艺搭建成稳定的平台技术,作为一种成熟的生产体系应对突发的疾病而被重视,比如这次国内外在应对新冠疫情时,腺病毒载体疫苗均发挥了重要的作用。
在层析工艺中,结合COLL 700 独特的设计优势而被广泛应用于腺病毒载体的纯化:
1. 独特的双层结构设计,以流穿模式处理700KD以上大分子,工艺优化更容易,更方便线性放大。
2. 改良的MaXtar基架具有更强的刚性,因此在较低的反压下能实现更高的工艺流速,提高工艺效率。
3. 相比传统凝胶过滤层析,拥有更大的上样量,降低成本。
图2 MaXtar COLL 700 在病毒载体上的应用
新型重组蛋白及VLP疫苗
基于重组蛋白或者VLP疫苗平台的疫苗品种比较多:比如上市的重组HPV VLP疫苗,戊肝疫苗,乙肝疫苗等,研发中的重组如诺如以及肠道病毒VLP疫苗等。
同时重组蛋白疫苗路线被广泛应用于带状疱疹疫苗,新冠疫苗,以及其他疫苗种类。
对于不同的重组疫苗,需要结合其不同的性质做层析工艺的选择,通常情况下, 离子交换以及疏水层析则被经常性的用于该类疫苗的研发工艺中。比如SP 以及Butyl 会被经常用于HPV 疫苗多个亚型抗原的层析工艺中。在个别型别中,羟基磷灰石则因为其独特的性能,而被用于去除内毒素以及残留的HCP等杂质;强阴Q和Phenyl 则被经常用于带状疱疹疫苗的层析工艺中。除此之外,在一些重组蛋白以及VLP 疫苗工艺中,分子筛Geldex 200 pg被用于精纯步骤用于去除降解片段以及HCP等杂质。
而百林科则可以提供一系列的层析介质产品用于工艺的开发,这些产品通常具有与进口品牌相当甚至更优异的分离性能,经过对比测试,Q Chromstar FF 的分辨率略微高于Q XX FF见图3。
图3 Q Chromstar FF 的分辨率略微高于Q XX FF
具体列表可见下面:
表1 百林科可以提供的层析类产品列表
核酸疫苗(pDNA&mRNA疫苗)
随着mRNA疫苗在新冠疫情中发挥的重大作用,核酸疫苗pDNA以及mRNA疫苗则广泛进入到大众的视野。
DNA或信使RNA(mRNA)序列被传递到体内来产生抗原,然后刺激免疫反应。核酸疫苗的优点包括刺激细胞介导和体液免疫、易于设计、对不断变化的病原菌株的快速适应性,以及可定制的多抗原疫苗。其中需要帮助来传递脆弱的DNA/mRNA有效载荷,纳米颗粒(NPs)则是这一类疫苗的最有利的递送载体。
pDNA本身既可以作为疫苗的产品,也是生产mRNA药物的第一步,通常采用E.coli发酵,过程包括工程菌种子库的建立和检定,菌种复苏,发酵培养、收获澄清、层析纯化、线性化、分装储存等步骤。
在纯化上,百林科可以提供多种方案来灵活选择,结合pDNA 的上游处理以及载量要求不同可选择两步层析到三步层析路线:
图 4 可供选择的pDNA纯化工艺路线
而mRNA原液制备包括IVT、化学修饰、分离纯化、mRNA原液分装冻存等多个步骤,其中IVT是核心,分离纯化则主要包含超滤和层析步骤。
其中COLL 400 则类似于COLL 700 的双层设计,很快速的将mRNA排阻的表面钝化层之外,从而去除IVT中带来的一些酶以及其他杂质等。
面对dsRNA的去除难题,越早添加尿素IVT副产物dsRNA含量越小,这一结果说明尿素无法破坏已形成的双链RNA,仅能阻止双链RNA形成过程中碱基配对从而减少dsRNA的形成,而CHT可以尝试用于在形成后纯化去除dsRNA。
图 5 尿素对于dsRNA 产生的影响1
1:Double-stranded RNA reduction by chaotropic agents during in vitro transcription of messenger RNA
综合以上案例,百林科目前在保证产品质量以及供应链的基础上,还可以提供高质量的技术支持,以及工艺开发等服务,希望与业界伙伴一起,促进疫苗行业的发展,显著降低生产成本,让更多疫苗和药物可惠及更多人群。
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