揭秘国产全球首款冻干型新冠mRNA疫苗,冻干疫苗产业化有何挑战?

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揭秘国产全球首款冻干型新冠mRNA疫苗,冻干疫苗产业化有何挑战?
发布日期:2022-11-22 19:31    点击次数:179

揭秘国产全球首款冻干型新冠mRNA疫苗,冻干疫苗产业化有何挑战?

21世纪经济报道记者 魏笑 深圳报道 近日,深圳瑞吉生物科技有限公司宣布,其研发的冻干新型冠状病毒奥密克戎株mRNA疫苗RH109,由下设合资公司——武汉瑞科吉生物科技有限公司,分别在新西兰和菲律宾获得临床批件。本次获批,标志着全球首款冻干型新冠奥密克戎株mRNA疫苗进入临床阶段,具有里程碑意义。

据悉,RH109采用瑞吉生物自行开发的冻干技术,可以有效维持mRNA-LNP的理化性质和生物活性,并在2-8℃下实现长期储存。临床前研究表明,该产品针对奥密克戎变种病毒能产生有效保护,作为加强针使用可诱导广谱交叉中和反应,显示其良好的免疫原性特征。相关研究结果已在预印本平台bioRvix发布。

为何要研发冻干型疫苗?据了解,尽管mRNA疫苗具备有效性高,可快速量产等优点,但其在生产和使用过程中依然存在着稳定性不高等挑战。目前已上市的两款mRNA疫苗——Moderna的mRNA疫苗(mRNA-1273)需要在-20℃下保存和运输,而BioNTech的mRNA疫苗(BNT162b2)更是需要在-70℃下保存和运输,这无疑增加了疫苗的保存和运输的难度和成本,不利于疫苗的向更多地区的应用。

而这些难题可以通过冻干生产相对较为干燥的产品来解决。目前,冷冻干燥技术由于其独特的优势,已被广泛应用于抗体、疫苗等生物制药中。

康泰生物研发负责人向21世纪经济报道记者指出,相比于普通疫苗,冻干型的疫苗性质稳定,便于储存,可在常规冷链条件下贮存与运输;此外,其还具有生产成本较低,产生抗体速度快等优势;因此已有多种疫苗制备成冻干剂型,如冻干狂犬疫苗、鼻喷冻干流感减毒活疫苗等。

冻干mRNA疫苗研发火热

尽管mRNA疫苗具备有效性高,可快速量产等优点,但其在生产和使用过程中依然存在着稳定性不高等挑战。

值得注意的是,其稳定性主要由mRNA本身及LNP递送系统决定。目前已上市的两款mRNA疫苗——Moderna的mRNA疫苗(mRNA-1273)需要在-20℃下保存和运输,而BioNTech的mRNA疫苗(BNT162b2)更是需要在-70℃下保存和运输,这无疑增加了疫苗的保存和运输的难度和成本,不利于疫苗的向更多地区的应用。

这就意味着全程需要冷冻储存和冷链运输,配送和使用会变得非常困难,尤其是对于医疗条件和运输条件相对较差的非洲、南美洲和部分亚洲国家等,因此会造成由于无法按时接种最终会导致大规模人群感染。

而这些难题可以通过冻干生产相对较为干燥的产品来解决。目前,冷冻干燥技术由于其独特的优势,已被广泛应用于抗体、疫苗等生物制药中。

据悉,冻干疫苗,即利用致病微生物经传代或基因改造的方式,在不破坏原有免疫原性的基础上使该致病微生物无致病性, 4小说将失去致病性的病原微生物经扩增后将培养液放入冻干机中,经低温,增加冻干机内真空度的方法,使培养液中的水分以升华的方式分离,制成保持原有微生物免疫原性的干粉,即为冻干疫苗。

相较于普通疫苗,冻干型疫苗有何优点?康泰生物研发负责人向21世纪经济报道记者指出,相比于普通疫苗,冻干型的疫苗性质稳定,便于储存,可在常规冷链条件下贮存与运输。

冻干型疫苗性质稳定体现在哪些方面?据悉,因其在真空和低温状态下冻干,不易发生氧化和热变性,可最大限度保持疫苗特性;此外,因其易进行无菌化操作,污染相对减少,临床应用效果也较好。

此外,上述研发负责人指出,冻干疫苗还具有生产成本较低,产生抗体速度快等优势;因此已有多种疫苗制备成冻干剂型,如冻干剂型埃博拉病毒疫苗、HIV-1重组病毒载体冻干疫苗、冻干狂犬疫苗、鼻喷冻干流感减毒活疫苗。

例如康泰生物全资子公司民海生物即将上市的人用狂犬疫苗(人二倍体细胞),工商档案其采用的便是冻干技术,疫苗毒株 PM1503-3M株从法国赛诺菲巴斯德引进,是世界卫生组织推荐使用的狂犬病疫苗生产毒株,其免疫原性在全球范围得到验证;其已经上市的冻干hib疫苗是国内首款冻干hib疫苗,菌株分离自国内病人,疫苗免疫性好,保护率高。

此外,21世纪经济报道记者获悉,康泰生物的冻干水痘减毒活疫苗已获Ⅲ期临床试验总结报告,待国家药监局生产注册后可以量产上市。

值得注意的是,目前冻干型新冠疫苗的研发日益受到世界各国的重视,其中冻干mRNA疫苗研发较为热门。

瑞吉生物创始人胡勇联合武汉大学蓝柯团队,曾发表论文指出,其研究开发的冻干脂质纳米颗粒(LNP)mRNA新冠疫苗,可以在室温下(25℃)储存并具有长期稳定性,并证明了冻干技术对不同mRNA序列和脂质成分的适用性。在该研究中,研究团队通过调整mRNA-LNP制剂配方并添加冻干保护剂,以及优化冻干工艺,成功开发了冻干剂型mRNA-LNP疫苗,可在4℃和25℃温度条件下保持稳定。研究团队开发了针对新冠病毒野生型、Delta突变株、Omicron突变株的冻干mRNA-LNP新冠疫苗,均能诱导产生高水平的IgG滴度和抗体中和反应。hACE2转基因小鼠体内实验显示,针对Delta突变株的冻干mRNA-LNP疫苗能够成功保护小鼠免受病毒感染并清除病毒。

此前,艾博生物联合军事医学科学院秦成峰团队等在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊发表论文,通过对艾博生物自主研发的脂质纳米颗粒(LNP)载体的改造和工艺优化,实现其mRNA疫苗ARCoV在2-8℃下的稳定。此外,Moderna公司也有开发2-5℃保存条件的mRNA-LNP新冠疫苗(mRNA-1283),目前正在进行2期临床试验。

冻干型疫苗产业化有何挑战?

尽管冻干疫苗有较多优势,但研发冻干型疫苗须克服诸多挑战。

上述研发负责人指出,值得注意的是,冷冻和干燥会对疫苗造成一定影响,但敏感性程度因疫苗而异;由多种菌株或多种抗原组成的疫苗的冷冻干燥过程会更复杂。

冷冻过程会形成病毒内冰晶,这会增加产品体积并可能损坏脂质双层;冰还会在冰和液体之间产生新的界面,增加表面诱导聚集的风险。

在初级干燥步骤中,产品温度至关重要,其会影响干燥时间、升华速率和稳定性等。临界配方温度以上的干燥可能导致无定形相在冻干循环的流动性提高,这将导致蛋白质相互作用。

在去除结合水的二次干燥阶段,可能会发生蛋白质聚集和失活的现象,另外,二次干燥直接影响残留水分含量,从而影响疫苗的长期稳定性。

值得注意的是,稳定剂可在开发稳定的疫苗配方中起着关键作用。例如,无定形冷冻保护剂,在冷冻过程中可通过优先排除冷冻保护剂和蛋白质的水合作用在热力学上保持稳定,其还可通过玻璃化作用提供动力学稳定性,从而减缓蛋白质和脂质膜的聚集;与冷冻保护剂类似,冻干保护剂也可以通过玻璃化作用在干燥阶段发挥作用,实现动力学稳定。

总体来看,冷冻干燥是提高疫苗热稳定性的理想技术。疫苗制剂开发应探索冻干保护剂和冷冻保护剂、其他稳定赋形剂的选择以及冻干过程中的冷冻干燥方案的影响,以防止对疫苗造成任何损害。

“冻干型疫苗研制难度较大,周期较长,生产企业要有足够的科研实力以及研发投入支撑。”上述研发负责人指出,企业也可选择从外部购买相关试剂,但目前我国冻干保护剂还存在配方简单、保护剂效果差异较大等问题。

上述负责人进一步指出,因目前市场上不同品牌以及不同批次的试剂质量有较大差距,所以要先确定试剂制造商是否合格,该过程对于控制质量非常重要;此外,实验过程中需要建立高规格的原料质量标准。

“如想生产出稳定的高质量产品,需要产业链上下游的共同努力;在实际生产环节,每个过程都至关重要,疫苗研发制备人员需高度参与生产的各环节,与冻干操作人员密切沟通,以保证产品质量。”



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