為什麼輝瑞的疫苗趕不上世界的需求呢?可以將輝瑞疫苗的生產細節提煉成簡化的步驟:
第一步:生成適當的DNA片段,其中包含所需要轉錄到mRNA的序列片段。這通常是在細菌培養中完成的。
第二步:在生物反應器中使用酶從DNA模板中產生出所需的mRNA。
第三步:生產配方所需的脂質。其中一些是很常見的(如膽固醇),但關鍵的部分比較複雜。
第四步:把mRNA和脂質結合成脂奈米顆粒(LNPs)。這是整個過程中最大的技術障礙。
第五步:將LNP與配方的其他成分(磷酸鹽緩衝液、鹽水、蔗糖等)混合,然後分裝到小瓶中。
第六步:把小瓶放進托盤裡,裝進包裝,然後放進卡車和飛機的特冷裝置裡運輸。
第一步中的DNA生產還不算太麻煩。DNA質粒生產在工業規模上已有長足的進步。請記住,"工業規模"的DNA意味著"幾克"。這裡有很多的純化和質量控制的技術,以確保精度,而且每次都要與上次做的規格完全相同。
第二步轉化成mRNA。這一切都不像工業過程那樣普遍,因為直到最近人們才將RNA視為真正的藥物物質,值得擴大製造。RNA的生產肯定比第一步更為緩慢,但與即將到來的真正瓶頸相比,那真是小巫見大巫了。
第三步中的脂質。當然,這不必像DNA/RNA步驟那樣按順序進行——配方所需的脂質是完全不同的生產過程。現在,這些疫苗都需要一些奇怪的脂質,其中含有陽極帶電的脂質組合,這是配方的關鍵部分。規模生產不是不重要,但他們仍然是小分子與相對簡單的結構。
到第五步和第六步時, 幾個月來,大規模疫苗需求已經到來,因此一直在加強疫苗小瓶的製造速度,冷鏈運輸的調整,以便跟上疫苗生產和運輸速度。
現在我們回到第四步,瓶頸之處!將 mRNA 和一組脂質的混合物,轉化為的固體奈米顆粒,具有一致 的mRNA 封裝精度,這才是真正的難點!
幾乎可以肯定,每個疫苗廠家都必須使用某種專門技術來建造微流體裝置。微流體( Microfluidics, 一個多年的研究熱點領域)涉及液體透過非常小的通道流動,允許精確混合和定時,這要在非常小的規模中生產。液體在這種規模上的表現與從大桶中倒出來或泵入反應器的流程完全不同(這是更傳統的藥物製造中的習慣性做法)。
這種疫苗機器涉及到大量的微小的反應室,同步執行,以同樣微小和非常精確程式控制mRNA和各種脂質成分在其中的流動。必須控制流速,濃度,溫度等複雜過程,確保通道的大小和混合室的大小,形狀也是至關重要的。
這與傳統的藥品製造工藝並不接近。這就是你不能簡單地呼叫"幾十個"其他公司,並要求他們轉產,以生產mRNA疫苗的最大原因。
並沒有數十家公司能在所需的規模上製作DNA模板。肯定也沒有幾十家公司能製造出足夠的RNA。更最重要的是,全球更沒有幾個廠家可以製作出關鍵的脂質奈米顆粒。這並不意味著你不能製造更多的機器,但輝瑞,BioNTech,和莫德納等公司已經在很大程度上加速了這些機器的生產能力。
輝瑞等廠家的mRNA疫苗雖然在臨床試驗的設計上和副作用上有瑕疵,但瑕不掩瑜。經過幾十年的不斷摸索,已日臻成熟。效果好,對病毒變異也可轉舵快,易於調整。在這次新冠大流行中,其疫苗賺得盆滿缽滿。這對這種疫苗新技術的未來發展提供了支撐,可以對癌症、艾滋病和乙肝等老大難疾病發起挑戰。同時,希望我們國家在這項新技術方面也能大踏步地迎頭趕上。
為什麼輝瑞的疫苗趕不上世界的需求呢?可以將輝瑞疫苗的生產細節提煉成簡化的步驟:
第一步:生成適當的DNA片段,其中包含所需要轉錄到mRNA的序列片段。這通常是在細菌培養中完成的。
第二步:在生物反應器中使用酶從DNA模板中產生出所需的mRNA。
第三步:生產配方所需的脂質。其中一些是很常見的(如膽固醇),但關鍵的部分比較複雜。
第四步:把mRNA和脂質結合成脂奈米顆粒(LNPs)。這是整個過程中最大的技術障礙。
第五步:將LNP與配方的其他成分(磷酸鹽緩衝液、鹽水、蔗糖等)混合,然後分裝到小瓶中。
第六步:把小瓶放進托盤裡,裝進包裝,然後放進卡車和飛機的特冷裝置裡運輸。
第一步中的DNA生產還不算太麻煩。DNA質粒生產在工業規模上已有長足的進步。請記住,"工業規模"的DNA意味著"幾克"。這裡有很多的純化和質量控制的技術,以確保精度,而且每次都要與上次做的規格完全相同。
第二步轉化成mRNA。這一切都不像工業過程那樣普遍,因為直到最近人們才將RNA視為真正的藥物物質,值得擴大製造。RNA的生產肯定比第一步更為緩慢,但與即將到來的真正瓶頸相比,那真是小巫見大巫了。
第三步中的脂質。當然,這不必像DNA/RNA步驟那樣按順序進行——配方所需的脂質是完全不同的生產過程。現在,這些疫苗都需要一些奇怪的脂質,其中含有陽極帶電的脂質組合,這是配方的關鍵部分。規模生產不是不重要,但他們仍然是小分子與相對簡單的結構。
到第五步和第六步時, 幾個月來,大規模疫苗需求已經到來,因此一直在加強疫苗小瓶的製造速度,冷鏈運輸的調整,以便跟上疫苗生產和運輸速度。
現在我們回到第四步,瓶頸之處!將 mRNA 和一組脂質的混合物,轉化為的固體奈米顆粒,具有一致 的mRNA 封裝精度,這才是真正的難點!
幾乎可以肯定,每個疫苗廠家都必須使用某種專門技術來建造微流體裝置。微流體( Microfluidics, 一個多年的研究熱點領域)涉及液體透過非常小的通道流動,允許精確混合和定時,這要在非常小的規模中生產。液體在這種規模上的表現與從大桶中倒出來或泵入反應器的流程完全不同(這是更傳統的藥物製造中的習慣性做法)。
這種疫苗機器涉及到大量的微小的反應室,同步執行,以同樣微小和非常精確程式控制mRNA和各種脂質成分在其中的流動。必須控制流速,濃度,溫度等複雜過程,確保通道的大小和混合室的大小,形狀也是至關重要的。
這與傳統的藥品製造工藝並不接近。這就是你不能簡單地呼叫"幾十個"其他公司,並要求他們轉產,以生產mRNA疫苗的最大原因。
並沒有數十家公司能在所需的規模上製作DNA模板。肯定也沒有幾十家公司能製造出足夠的RNA。更最重要的是,全球更沒有幾個廠家可以製作出關鍵的脂質奈米顆粒。這並不意味著你不能製造更多的機器,但輝瑞,BioNTech,和莫德納等公司已經在很大程度上加速了這些機器的生產能力。
輝瑞等廠家的mRNA疫苗雖然在臨床試驗的設計上和副作用上有瑕疵,但瑕不掩瑜。經過幾十年的不斷摸索,已日臻成熟。效果好,對病毒變異也可轉舵快,易於調整。在這次新冠大流行中,其疫苗賺得盆滿缽滿。這對這種疫苗新技術的未來發展提供了支撐,可以對癌症、艾滋病和乙肝等老大難疾病發起挑戰。同時,希望我們國家在這項新技術方面也能大踏步地迎頭趕上。