說到世界上致死率最高的疾病,相信很多人會第一時間就想到狂犬病。因為一旦感染,它的病死率接近100% 。
從20世紀20年代開始,中國人用狂犬病疫苗從動物腦組織疫苗開始,不斷提升研發水平,目前已進入細胞培養狂犬病疫苗階段,生產工藝逐步成熟穩定。從百年前年產量20-50 人份到2022年年產量2000萬人份,中國已躍升為人用狂犬病疫苗的生產和使用大國。經過近百年的努力,中國人群狂犬病的發病率降到0.0111/10萬,人用狂犬病疫苗的接種功不可沒。
而細胞培養的狂犬病疫苗,有3個核心技術,分別是毒株、細胞基質、生產工藝??袢∫呙绲纳a,可以形象的比喻為果實的種植:毒株是種子,細胞基質是土壤,生產工藝是播種工具,而疫苗就是最終收獲的果實。
一、狂犬病疫苗毒株的發展
毒株是狂犬病疫苗所培育的種子,種子的優劣決定果實的質量。眾所周知,狂犬病疫苗的有效成分為滅活的固定毒,所以毒株決定了狂犬病疫苗的免疫效率??袢∫呙缡褂玫亩局昱c自然環境下人類感染的狂犬病病毒株(簡稱“街病毒株”)的同源性越高,所產生的抗體針對性越強,免疫效率越高。
目前國內狂犬病疫苗使用的毒株有CTN-1V株、aGV株、PV株、PM株這四個毒株。與國內街毒的同源性可以從以下幾個維度進行分析:
從時間維度來看,與其他病毒類似,狂犬病病毒處于緩慢變異的過程中,隨時間推移,街病毒株可能與早期分離出來的各類固定毒株(用于目前各類狂犬病疫苗生產)存在差異,進而理論保護力會降低:PV株及PM株均來源于1882年的巴斯德株,aGV株為1931年北京獵殺的狂犬病犬中獲得,CTN-1V株為1956年山東淄博一名死于狂犬病病人腦組織分離。
從地域維度,PV株及PM株來源于法國;而aG株和CTN-1株來源于中國本土。
從來源維度,PV株及PM株來源瘋牛腦,aG株來源于犬腦,而CTN-1株來源于人體。
從基因維度,若狂犬病疫苗所使用狂犬病病毒毒株與現階段街病毒株的基因相似性越高(即基因同源性越高),理論上對人體的保護性越強。一項來自中國藥品生物制品鑒定所的研究者發表的研究(《中國狂犬病疫苗生產株CTN-1全基因序列分析》)顯示,CTN-1V疫苗毒株與國內分離毒株的氨基酸同源性大多在92.4%~97.7%,aGV株為87.2~92.9%,PV株為87.4%~92.6%,PM株為86.1%~90.8%,顯示CTN-1V疫苗株與國內多數街毒株的同源性較高。表明 CTN- 1 株更適用于中國狂犬病的預防。
二、狂犬病疫苗細胞基質的發展
細胞基質是狂犬病疫苗生產的土壤,土壤的肥沃程度決定了果實的產量。根據生產狂犬病疫苗所使用的細胞基質種類進行區分,我國獲批上市的狂犬病疫苗可分為狂犬病疫苗(Vero 細胞)、狂犬病疫苗(人二倍體細胞)、狂犬病疫苗(地鼠腎細胞)
第一代細胞基質狂犬病疫苗:地鼠腎細胞,使用的是分離自地鼠腎臟組織的原代細胞,外源病毒因子污染風險高,不適于大規模培養,且批間差異較大。
第二代細胞基質狂犬病疫苗:人二倍體細胞,最初于 1974 年獲批上市,但由于人二倍體細胞分裂能力有限,不適于大規模培養,且生產成本較高。
第三代細胞基質狂犬病疫苗:Vero 細胞,最初于 1984 年獲批上市,Vero 細胞可穩定傳代,根據WHO 建議用于生產的最大工作細胞代次可達到 150 代,因此適用于大規模生產且生產成本較低、批間質量穩定。
三、生產工藝的發展
改進病毒規?;a效率,優化疫苗生產工藝是病毒疫苗研制的關鍵環節。俗話說,工欲善其事,必先利其器。工具用得好,結果亦會事半功倍。
目前,國內動物細胞制備病毒疫苗的操作方式逐漸從轉瓶培養向生物反應器培養轉變。生物反應器培養動物細胞的常見方法有懸浮培養、微載體培養、片狀載體培養等。
懸浮培養條件單一且具備良好的傳質、傳氧效果,借助裝置振動使細胞處于分散狀態,多用于單細胞及微小細胞團的系統培養。
微載體主要通過為細胞提供貼附接觸面積的方式實現細胞的生長繁殖。微載體因體積小、比重輕等獨特優點,在無外界或輕度外力的攪拌和影響下,能完全自由均勻地分布在整個固體培養基內。
片狀載體培養是通過一定材質的填充材料,借助片狀載體袋的前后與左右擺動完成培養階段的傳質、傳氧,在靜態、動態的結合方式下,提升傳質、傳氧效率,以供細胞貼壁繁殖。片狀載體較于微載體的培養工藝,能提高細胞與設備的分離效率,并在實際生產過程中極大降低生產成本。此外,在穩定性方面,片狀載體對于外界攪拌系統剪切力的抗干擾性更強,保證細胞培養液間充分交換,獲得更高的病毒滴度,利于后續疫苗的純化操作。
在生物反應器中規?;a的人用狂犬病疫苗,相對于轉瓶培養技術,生物反應器能提高細胞密度和培養基利用率。生物反應器全自動化控制培養條件及全封閉管路系統,即使不添加抗生素,也能有效控制污染,同時還降低了批間差異,提高了培養規模和效率,更為重要的是,產品質量更穩定、均一、可控。
四、結語
在最肥沃的土地上,用最新技術的工具,種植最好的種子,一直是人類幾千年來孜孜不倦的追求。人用狂犬病疫苗的生產亦是如此,同時采用同源性最高的毒株、可以大規模生產的基質、最新技術的生物反應器,這樣的產品才能引領中國人用狂犬病疫苗發展新趨勢。
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