Výroba vakcín proti chrípke v bioreaktoroch na jedno použitie Max-Planck-Gesellschaft

Chrípkové vakcíny, politiky a plány na pandémiu

V porovnaní s inými biotechnologickými výrobkami platia pre vývoj výrobných postupov pre vakcíny špeciálne požiadavky:

bioreaktoroch

  • výrobok je určený pre zdravého pacienta a vedľajšie účinky nie sú akceptované
  • zdraví pacienti spočiatku nevidia potrebu liečby (únava z očkovania)
  • výrobok je hromadný výrobok a musí byť lacný, stabilný (skladovateľný) a ľahko použiteľný
  • S vakcínami ako chrípka musí byť výroba veľmi flexibilná, pretože každý rok sa musia produkovať rôzne vírusy s mierne odlišnými vlastnosťami
  • v prípade pandémie je potrebné za veľmi krátky čas vyrobiť veľké množstvo produktu.

Informácie o príslušných výrobných procesoch a ich ďalšom vývoji boli spoločnosťami obvykle riešené veľmi dôverne. To sa v posledných rokoch zmenilo aspoň čiastočne z dôvodu verejnej diskusie o „hrozbe infekčných chorôb“. Projekty financované „Nadáciou Billa a Melindy Gatesových“, ako napríklad „International Aids Vaccine Initiative“ (IAVI), povzbudili výrobcov vakcín a výskumné inštitúcie k uskutočňovaniu spoločných projektov na výmenu poznatkov a v posledných rokoch bolo zaznamenaných mnoho ďalších zaujímavých vývojových trendov vrátane verejno-súkromných partnerstiev). Boli vyvinuté nové bunkové línie (návrhárske bunky) a boli testované nové reaktory a procesy čistenia (jednorazové bioreaktory a jednorazové čistiace jednotky).

Ktoré bunky produkujú najviac vírusov za akých podmienok?

Produkcia chrípkových vírusov v inkubovaných kuracích vajciach bola povolená pred mnohými rokmi a ukázalo sa tiež, že je bezpečná. Vakcína však obsahuje veľmi malé zvyškové množstvo vaječných bielkovín, ktoré môžu viesť k alergiám. Pokiaľ ide o výrobu vírusov vtáčej chrípky, tento výrobný systém prirodzene naráža aj na limity. Ak chcete na výrobu vírusov použiť iné živočíšne bunky, môžu byť schválené iba za určitých podmienok. Napríklad bunky musia byť bez náhodných látok (t.j. bez známych biologicky kontaminujúcich látok, ako sú mykoplazmy, vírusy, bakteriofágy) a musí sa preukázať, že vyrobená vakcína nepredstavuje žiadne riziko rakoviny alebo priónov.

Bunky CHO alebo BHK nemožno použiť - obe bunky, ktoré sa často používajú na biotechnologickú výrobu rekombinantných proteínov alebo monoklonálnych protilátok. Medzi bunkové línie schválené na výrobu ľudských vakcín patria napríklad bunky MDCK, Vero a Per.C6. Bunky MDCK a Vero sú zvyčajne adherentné, to znamená bunky psov alebo zelených opíc, ktoré rastú na povrchoch a boli pôvodne získané z tkaniva obličiek. Ľudská bunková línia Per.C6 patrí k takzvaným „návrhovým bunkám“, rastie v suspenzii a bola získaná z primárnych retinoblastov transfekciou minigénom E1 z adenovírusu typu 5.

Ktorá z týchto buniek je najlepšou bunkou na uskutočnenie konkrétneho procesu očkovania, závisí od mnohých rôznych parametrov. Rastové médium a podmienky ovplyvňujú maximálny možný počet buniek a tým výťažok vírusu. Médium počas replikácie vírusu a infekčné podmienky potom ovplyvňujú produktivitu buniek. Vírusy sa musia prispôsobiť bunkám a musí sa určiť správny čas infekcie a optimálny pomer vakcinácie vírusu na bunku. Nedostatok živín v médiu alebo inhibičných látok hromadiacich sa počas procesu má tiež zásadný vplyv na výťažok vírusu.

Pracovná skupina „Upstream Processing“ oddelenia bioprocesného inžinierstva na Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems sa intenzívne zaoberala výrobou chrípkových vakcín v živočíšnych bunkách a na rôznych úrovniach (extra- a intracelulárne metabolity, odpoveď proteínov hostiteľských buniek, bunková fyziológia, ... ) Stanovené analytické metódy. Bunky MDCK a Vero sa porovnali za rôznych podmienok relevantných pre proces. Vďaka komplexnej analýze bolo možné identifikovať a presnejšie charakterizovať množstvo parametrov, ktoré rozhodujúcim spôsobom ovplyvňujú bunkový rast a výťažnosť vírusov, pokiaľ ide o ich vplyv na celkový proces [1-2]. Teraz sú k dispozícii a sú k dispozícii údaje o spotrebe zložiek média (cukor, aminokyseliny, kyslík), bunkový cyklus, bunkový rast, ako aj smrť a stupeň infekcie, výťažok vírusu (aktívny a neaktívny), programovaná bunková smrť (apoptóza), glykozylačný profil vírusového proteínu hemaglutinínu alebo proteínová odpoveď hostiteľských buniek. Naďalej sa používalo objasnenie otázok týkajúcich sa návrhu a optimalizácie procesov.

Zdá sa, že pri optimálnom riadení procesov sa nakoniec výťažky rôznych buniek až tak nelíšia. Je dôležitejšie mať niekoľko možností výroby vírusov, lepšie porozumieť výhodám a nevýhodám príslušných systémov a vedieť ich pružne využiť v prípade pandémie.

Jednorazové bioreaktory - nové možnosti rýchlej a ľahkej výroby?

Pred niekoľkými rokmi bola prehodnotená existujúca technológia bioreaktora. Namiesto štandardných reaktorov s miešadlom z nehrdzavejúcej ocele alebo skla boli predstavené kultivačné vaky vyrobené z polyetylénu, podobné vakom na transfúziu krvi. Tieto sa pohybujú tam a späť na vyhrievanej platni, v prípade potreby sa splynia a zlikvidujú po jednom použití [3], pozri ilustrácia 1.