輝瑞公司mRNA疫苗製造過程首次揭秘

2021/05/08
輝瑞公司mRNA疫苗製造過程首次揭秘
此次新冠疫情,美國科學家和企業,成功的研發出了信使疫苗(mRNA疫苗)。這種疫苗被評價為劃時代的創新。它不需要將滅活或減活病毒注射進人體,而是通過人造基因片段,來模仿病毒攻擊,調動人體的免疫反應。

此次新冠疫情,美國科學家和企業,成功的研發出了信使疫苗(mRNA疫苗)。這種疫苗被評價為劃時代的創新。它不需要將滅活或減活病毒注射進人體,而是通過人造基因片段,來模仿病毒攻擊,調動人體的免疫反應。這一技術將廣泛的應用在癌症治療等生物醫藥領域。

目前,世界上還只有美國的輝瑞公司(BioNtech)和莫德納公司,將信使mRNA疫苗投入市場。美國絕大部分民眾注射的,也是這種疫苗。中國的mRNA疫苗(復星醫藥/BioNtech)正在進行臨床測試。

近期,紐約時報將輝瑞公司的信使疫苗製造過程首次公開了,我們終於可以看到科學家像巫師一樣,在細胞裡修剪搭建了一個全新世界。以下圖文來自其報導。要了解信使mRNA疫苗的研發過程,請先移步我之前的另一篇揭秘文章:坐了40年冷板凳,現在拯救美國就靠她。

步驟一、從冷庫中提取DNA

第一步事提取新冠病毒(以下簡稱病毒)的DNA。技術人員會從主細胞庫中提取病毒DNA。這裡所說的DNA中會涵蓋名為質粒的DNA小環,也是疫苗的原料,會被技術人員提取後保存在-150攝氏度的小實驗瓶中。這裡的質粒就是病毒基因,通常一旦接觸到了這種基因,人類自我本身將會生物反應,並且會構造病毒蛋白,以至於形成免疫系統。

之後技術人員將會把解凍了的質粒注入進一批已經做了人工調整了的大腸桿菌裡,從而使大腸桿菌把質粒帶入自己細胞裡。

通常情況下一小瓶裝滿質粒的實驗瓶能夠用來生產5000萬劑疫苗。

步驟二:促使細胞成長繁殖

涵蓋了大腸桿菌以及質粒的細胞將會被裝在實驗瓶中,並且在一種溫暖無菌的琥珀色生長培養基的燒瓶中生長與繁殖。

步驟三:發酵混合物(細菌)

以上提到的細菌會被給予一晚的時間進行生長繁殖,然後會被轉移至一個擁有300升的營養液裡,並且存放四天。在此期間,每20分鐘細菌就會繁殖一次,並且複制數以萬億個DNA質粒。

步驟四:採集並淨化DNA

發酵過程在經歷了四天后,研究人員將會往裡註入一種化學物質來分解細菌的細胞牆,隨後會淨化混合物,並且最終提取到僅留的質粒。

步驟五:質量檢測

被提取出來的質粒將會被技術人員通過和之前的樣品進行對比,以確認剛剛生產的質粒的病毒基因序列並未出現變異,並且能夠被用於生產疫苗。

步驟六:切割質粒

如果質粒順利通過了質量檢測,技術人員將會再往混合物裡面加入一種為酵素的蛋白質。加入這種酵素的主要目的是把環狀質粒切割開來,把病毒基因從環狀狀態切割成直線段。以上過程又被成為線性化,大約需要兩天時間完成。

步驟七:淨化DNA

技術人員將會再一次給已經很純了的混合物進行淨化,用於濾出任何殘留的細菌或質粒片段。最終生產結果為一升的純淨病毒DNA。

技術人員會再次測試這一升淨化了的DNA的基因序列,並且將其作為下一階段的模板。截止到這裡,每一瓶DNA能夠用來生產150萬劑疫苗。

雖然以上進行的步驟都是在輝瑞公司的美國切斯特菲爾德工廠進行的。

雖然輝瑞公司的美國切斯特菲爾德工廠是惟一的質粒來源,並且以上步驟均從此工廠完成,但其餘的生產疫苗步驟將會在兩個不同的工廠完成。

步驟八:運輸

在運輸前每瓶DNA都會被冷凍、裝袋、密封,並且隨時隨刻都會被一個小型監控器監視其運輸過程中的溫度。

48個裝有DNA的瓶子會被放入一個裝有足夠乾冰的容器裡,以確保所有的瓶子在容器內都會處於-20攝氏度冷凍狀態。容器將隨後被轉運到輝瑞公司在美國另一家位於美國馬薩諸塞州安多弗的生產工廠。

安多弗工廠主要任務是把病毒DNA轉換成RNA信使,又稱作為mRNA,這是輝瑞BioNTech疫苗的活性成分。

其餘含有病毒DNA瓶子將會被送往德國美因茨的BioNTech工廠,並在那裡進行加工以及分配給歐洲市場。

步驟九:進行DNA到mRNA的轉變

美國馬薩諸塞州安多弗的生產工廠平均每天解凍5瓶DNA,並且摻入由信使RNA組成的部分混合。

數小時內,酵素將會撬開DNA模板並轉化其成為信使RNA,mRNA。最終產出的疫苗將會攜帶這種mRNA進入人體。人類本體細胞將會讀取病毒基因並且自我生產病毒蛋白,又稱為病毒抗體。

混合物將會被移入到一個儲罐裡,並且通過過濾將去除無用的DNA 、酵素、以及其他混雜物質。現在生產的每一批能夠生產多至750萬劑疫苗。

步驟十:mRNA檢測

輝瑞-BioNTech疫苗是第一批被批准能夠在緊急情況下使用的mRNA疫苗。分析專家在此反複測試過濾後的mRNA以確保其出精度以及基因序列是否準確。最終結果能生產出來10袋病毒mRNA ,並且每袋約為16升並且可用來生產75萬劑疫苗。

步驟十一:冷藏、打包和再次運輸

mRNA包冷凍到零下20度,然後運到輝瑞在密歇根的工廠。將會在那裡做成疫苗,然後再把樣本運回來檢測。

步驟十二:準備mRNA

收到mRNA的包裹後,保持冷凍直到需要用時。每個包能個製造60萬瓶,360萬劑的疫苗。

步驟十三:準備脂質

同時,另一個步驟也在進行,準備脂質(Lipids)——這種物質能保護mRNA進入人體細胞時不會被破壞。

步驟十四:製作mRNA疫苗

這是魔術發生的地方。一組16個泵組成的機器,精確的控制著mRNA和脂質,將他們混合成脂質納米粒。

當脂質和mRNA 片段相遇時,電級以毫微秒的速度將他們聚集起來,mRNA 片段就被納米脂肪粒包裹起來了,形成一個疫苗顆粒。

步驟十五:準備疫苗瓶

清洗和高溫消毒疫苗瓶,13部高速攝像機在盯著流水線,每一個瓶子都要拍超過100張照片,有裂縫、碎片和其他問題的,都能迅速從生產線踢出去。

步驟十六:罐裝疫苗

機器將0.45毫升疫苗注射到一個瓶子,稀釋後,成為6個劑量的疫苗。生產線每分鐘能包裝575個瓶子。

上圖是成品的疫苗結構。

步驟十七:打包、冷藏和測試

灌注完的疫苗經過檢查,貼上標籤,然後放進盒子裡打包。所有盒子要再冷凍數天,降溫到零下70度的極冷溫度。與此同時,該批次的疫苗要送去做檢測。

步驟十八:打包和運輸成品疫苗

數週的測試後,合格的疫苗可以運輸了。盒子裡裝上了溫度計,實時監測溫度是否達標。每個盒子裡有45磅的干冰。

最後一步:打疫苗

一半美國人,超過1.4億,已經至少注射了一針疫苗,絕大部分都是mRNA疫苗。這是洛杉磯一個巨大的體育場,變成了疫苗注射點。