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疫苗研发及其工艺
疫苗研发及其工艺
截至2023年1月1日，全球疫苗研发总共包括966种候选疫苗，其中23%（220种）是传统灭活或减毒疫苗。分子技术的进步促进了其他平台的发展，如重组蛋白疫苗、核酸疫苗和病毒载体疫苗，这些平台进一步使全球疫苗研发多样化。
重组蛋白疫苗在所有在研管线中所占比例最大，为22%（215种），这得益于其良好的安全性、稳定性和易于制造。近100种候选重组疫苗处于I期临床开发阶段，是所有类型中目前数量最多的。
新冠mRNA疫苗的成功为包括mRNA和DNA疫苗在内的核酸疫苗的发展奠定了基础。此类疫苗目前占整体研发管线中的第二位，占到了18%（173个）。由于这类疫苗在开发具有高度变异性的病原体疫苗方面的灵活性，目前许多候选疫苗正在开发中，包括新冠（95个候选疫苗）、流感（24个）和艾滋病毒（21个）。
病毒载体疫苗近年来也引起了人们的关注，因为它们有可能诱导强大和持久的免疫反应，包括腺病毒、逆转录病毒、慢病毒和痘病毒。目前，有133种候选病毒载体疫苗正在开发中，特别是，腺病毒载体（82种）已被广泛应用于开发埃博拉、艾滋病毒、流感和新冠等疾病的疫苗。为了规避对5型腺病毒（Ad5）已有免疫力的限制，已经开发出多种腺病毒血清型，如Ad26、Ad35和Ad11。
结合疫苗紧随其后，占到了11%，共有109种候选疫苗。结合疫苗通常是针对脑膜炎球菌、肺炎球菌和流感嗜血杆菌等病原体开发的。这些疫苗基于免疫原性蛋白质载体（主要是破伤风类毒素、白喉类毒素或B群脑膜炎球菌外膜蛋白）与荚膜多糖或肽的共价连接，以增强免疫原性和稳定性。
重组蛋白疫苗01
重组蛋白疫苗工艺是一种新型的疫苗制备技术，它利用基因工程技术将病原体的特定蛋白基因克隆到表达载体中，通过大规模的细胞培养和纯化技术制备出高纯度的蛋白质疫苗。相比传统的灭活疫苗和活疫苗，重组蛋白疫苗具有安全性高、稳定性好、易于生产等优点，已经成为当前疫茧研究的热点之一。
重组蛋白疫苗生产主要包含以下几个流程:
1.基因克隆:将病原体的特定蛋白基因克隆到表达载体中，构建重组表达载体。
2.细胞培养:将重组表达载体转染到宿主细胞中，通过细胞培养技术大规模生产重组蛋白。
3.蛋白纯化:通过离心、层析、电泳等技术将重组蛋白从细胞培养液中纯化出来，得到高纯度的蛋白质疫苗。
4.疫苗制备:将纯化后的重组蛋白与适当的佐剂混合，制备成疫苗。
重组蛋白疫苗的制备过程相对复杂，需要高水平的技术和设备支持。但是，相比传统的灭活疫苗和活疫苗，重组蛋白疫苗具有更好的安全性和稳定性，能够有效预防多种传染病，如乙肝、流感、艾滋病等。
蛋白纯化仪器：AKTA 快速纯化蛋白
毛细管电泳：BECKMAN PA800 PLUS
02
mRNA疫苗的研发过程包括选择目标病原体的特异性抗原蛋白，对该蛋白基因进行测序、合成并克隆到DNA模板质粒中，在体外转录成mRNA，然后接种到受试者体内。目前，mRNA疫苗主要包括两类，传统的非复制型mRNA和自我扩增型mRNA。相比于传统疫苗，mRNA疫苗具有与活病毒类似的免疫应答机制、无感染或整合到宿主基因组的风险、更稳定并能够高效表达抗原蛋白、简单快速的化学合成制备更容易低成本和大规模生产。目前研究较多的是自我扩增型RNA（SAM），因为其含有一个α病毒基因组，有完整的编码RNA复制机制的相关基因。
mRNA疫苗生产工艺基本流程：
以新冠病毒（SARS-CoV-2）mRNA疫苗为例：
1．DNA原液制备：首先需要设计与构建含有S蛋白基因序列的载体，然后通过大肠杆菌放大培养，获得大量的携带S蛋白基因序列的质粒。
2．mRNA原液的制备：获取的携带S蛋白基因序列的质粒线性化{（噬菌体启动子（T7）-5 UTR-开放阅读框（ORF）-3 个非翻译区（UTR）-polyA}通过体外转录（IVT）将前mRNA5''端加帽子。后续需要经过一系列的纯化，除菌等过程。除去酶、游离核苷酸、残留 DNA 和外源 RNA 片段，dsRNA, 及反应体系中的免疫原性杂质。满足 GMP 生产的质量需求。Moderna的mRNA还需要把尿苷替换成假尿苷，以降低免疫原性。
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3．利用脂质微粒进行包封：制备递送系统，例如基于聚合物或脂质的纳米颗粒(LNP)，然后使用不同制造商特有的方法将纯化的mRNA封装在其中。由此产生的mRNA/递送纳米颗粒组件经过浓缩、缓冲液交换和无菌过滤。然后最终评估并按此顺序包装成袋/瓶作为原料药。原料药通常在最终形成（尽管不适用于某些工艺）最终药物产品填充之前冷冻储存，在某些情况下随后还需要进行冻干。
关于mRNA 质量分析，请点击下方文章链接：
病毒载体疫苗03
病毒载体疫苗是一种利用病毒疫苗减毒株或非复制型病毒作为载体，将抗原基因的编码有效地传递到宿主细胞核并引发免疫应答的疫苗。目前已有多种病毒，如腺病毒、慢病毒、水疱性口炎病毒、疱疹病毒、麻疹病毒和重组牛痘病毒安卡拉株等作为载体用于疫苗的研发。病毒基因组可以表达任何特定的抗原，并可稳定接受大基因片段的插入，抗原可在宿主中准确的合成、修饰以及靶向特异细胞，使得病毒载体技术可用于多种疫苗开发。
通过载体扩增，载体放大，纯化，精制，到最后灌装完成。
多糖及多糖结合疫苗04
随着疫苗研制技术发展，上述提到的传统疫苗中的细菌多糖疫苗，为了提高其免疫效应，使用化学方法将蛋白成份与多糖结合，制备出多糖结合疫苗，可增加婴幼儿对细菌多糖的免疫效应。
其工艺主要流程是上游经过细菌发酵，收集菌体，加入灭活剂进行脱毒处理后，使用深层过滤方法以保证过程的生物符合。使用超滤系统浓缩降低收获液体积并去除小分子蛋白，经过澄清过滤拦截大分子及有形杂质后，重复经过超滤和澄清过滤，完成多糖的制备。此时，可以进行多糖疫苗的制剂灌装。结合疫苗则进入蛋白结合步骤，此步骤主要使用化学方法将蛋白与多糖结合，过程中除了结合的目标产物外，还会产生游离多糖和蛋白，一般采用超滤和层析方法去除。在制剂灌装阶段使用一次性配液灌装系统，可以提高批件切换效率，避免不同血清型原液的交叉污染。
END
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