Producerea vaccinului antigripal în bioreactoare de unică folosință Max-Planck-Gesellschaft

Vaccinuri împotriva gripei, politici și planuri pandemice

În comparație cu alte produse biotehnologice, cerințele speciale se aplică dezvoltării proceselor de fabricație pentru vaccinuri:

produsul este destinat unui pacient sănătos și efectele secundare nu sunt acceptate
pacienții sănătoși nu văd inițial nevoie de tratament (oboseală de vaccinare)
produsul este un produs de masă și trebuie să fie ieftin, stabil (depozitare) și ușor de administrat
Cu un vaccin precum gripa, producția trebuie să fie foarte flexibilă, deoarece în fiecare an trebuie să se producă viruși diferiți cu caracteristici ușor diferite
în cazul unei pandemii, o mare cantitate de produs trebuie fabricată într-un timp foarte scurt.

Informațiile despre procesele de fabricație respective și dezvoltarea lor ulterioară au fost tratate de obicei foarte confidențial de către companii. Acest lucru s-a schimbat cel puțin parțial în ultimii ani datorită discuției publice cu privire la „amenințarea reprezentată de bolile infecțioase”. Proiecte finanțate de „Fundația Bill și Melinda Gates”, cum ar fi „Inițiativa internațională împotriva vaccinului împotriva sida” (IAVI), au încurajat producătorii de vaccinuri și instituțiile de cercetare să întreprindă proiecte comune de schimb de cunoștințe și multe alte evoluții interesante au fost văzute în ultimii ani inclusiv parteneriate public-private). Au fost dezvoltate noi linii celulare (celule de proiectare) și au fost testate noi reactoare și procese de purificare (bioreactoare de unică folosință și unități de purificare de unică folosință).

Ce celule produc cei mai mulți viruși în ce condiții?

Producția de virusuri gripale în ouăle de pui incubate a fost permisă cu mulți ani în urmă și s-a dovedit a fi sigură. Cu toate acestea, vaccinul conține cantități reziduale foarte mici de proteine din ouă care pot duce la alergii. Când vine vorba de producerea virusurilor gripei aviare, acest sistem de producție se confruntă, de asemenea, cu limitele. Dacă doriți să utilizați alte celule animale pentru a produce viruși, acestea pot fi aprobate numai în anumite condiții. Celulele trebuie de ex. să nu conțină agenți accidentali (adică să nu aibă agenți biologic cunoscuți biologic, cum ar fi micoplasme, viruși, bacteriofagi) și trebuie demonstrat că vaccinul produs nu prezintă niciun risc de cancer sau prioni.

Celulele CHO sau BHK nu pot fi utilizate - ambele celule care sunt adesea utilizate pentru producerea biotehnologică de proteine recombinate sau anticorpi monoclonali. Liniile celulare aprobate pentru producerea de vaccinuri umane includ, de exemplu, celule MDCK, Vero și Per.C6. Celulele MDCK și Vero sunt de obicei aderente, adică celule de la câini sau maimuțe verzi care cresc pe suprafețe și au fost inițial obținute din țesut renal. Linia de celule umane Per.C6 aparține așa-numitelor „celule de proiectare”, crește în suspensie și a fost obținută din retinoblaste primare prin transfecție cu un minigen E1 din adenovirus tip 5.

Care dintre aceste celule este cea mai bună celulă pentru stabilirea unui anumit proces de vaccinare depinde de mulți parametri diferiți. Mediul și condițiile de creștere influențează numărul maxim posibil de celule și, astfel, randamentul virusului. Mediul în timpul replicării virusului și condițiile de infecție influențează apoi productivitatea celulelor. Virușii trebuie să fie adaptați la celule și trebuie să se determine momentul corect al infecției și raportul optim de vaccinare virus per celulă. Lipsa nutrienților din mediu sau substanțele inhibitoare care se acumulează în timpul procesului au, de asemenea, o influență majoră asupra randamentului virusului.

Grupul de lucru „Procesare în amonte” al Departamentului de Inginerie Bioproceselor de la Institutul Max Planck pentru Dinamica Sistemelor Tehnice Complexe s-a ocupat intens de producerea vaccinurilor antigripale în celulele animale și la diferite niveluri (metaboliți extra și intracelulari, răspunsul proteinelor celulei gazdă, fiziologia celulelor, ... ) Metode analitice stabilite. Celulele MDCK și Vero au fost comparate în diferite condiții relevante pentru proces. Datorită analizei cuprinzătoare, numeroși parametri care influențează decisiv creșterea celulară și randamentul virusului ar putea fi identificați și caracterizați mai precis în ceea ce privește influența lor asupra procesului general [1-2]. Datele privind consumul de componente medii (zahăr, aminoacizi, oxigen), ciclul celular, creșterea celulelor, precum și moartea și gradul de infecție, randamentul virusului (activ și inactiv), moartea celulară programată (apoptoză), modelul de glicozilare a proteinei virus hemaglutinin sau răspunsul proteic al celulelor gazdă sunt acum disponibile și sunt disponibile Clarificarea întrebărilor referitoare la proiectarea și optimizarea proceselor a continuat să fie utilizată.

Cu o gestionare optimă a proceselor, randamentele diferitelor celule nu par să difere atât de mult în final. Este mai important să aveți mai multe opțiuni pentru producerea de viruși, să înțelegeți mai bine avantajele și dezavantajele sistemelor respective și să le puteți folosi flexibil în cazul unei pandemii.

Bioreactoare de unică folosință - noi posibilități pentru o producție rapidă și ușoară?

Cu câțiva ani în urmă, tehnologia existentă a bioreactorului a fost reconsiderată. În loc de fierbătoare din oțel inoxidabil sau sticlă ca reactoare standard, au fost prezentate pungi de cultivare din polietilenă, asemănătoare pungilor de transfuzie de sânge. Acestea sunt deplasate înainte și înapoi pe o placă încălzită, gazate dacă este necesar și eliminate după o singură utilizare [3], vezi ilustrația 1.