产品创新
疫苗是医学和公共卫生领域的一大重要发明,现在的健康生活与疫苗息息相关,但大家可能对疫苗背景知识了解还比较少,今天我们就来科普盘点下疫苗的种类,给大家介绍下疫苗的生产方式,以及适配的成像仪器。
疫苗有多种分类方式,按技术路线来说,我们通常能把疫苗分为5类,包括减毒活疫苗、灭活疫苗、重组蛋白疫苗、载体疫苗和核酸疫苗。
那么多种疫苗种类,怎么去理解它们的区别呢?我们下面用图解形式给大家梳理一下其技术发展,并介绍下它们的大致优缺点。
首先是减毒活疫苗,跟一般的病毒相比,它是完整的,但活性降低了,不会引起那么重的症状。优点是直接、彻底、强效保护,缺点是病毒增强和突变风险,因此适合使用的范围小。
我国古代的人痘疫苗、现代的卡介苗、脊髓灰质炎减毒活疫苗、麻疹腮腺炎风疹联合减毒活疫苗、水痘减毒活疫苗等都是减毒活疫苗。
灭活疫苗跟减毒活疫苗类似,病原体是完整的或者被裂解的,已经灭活了,基本等于死了,不会引起症状。优点是技术成熟安全,容易运输使用,普遍的使用,缺点是单次接种刺激弱,在大多数情况下要多次接种才行。
流感裂解疫苗、乙肝疫苗、脊髓灰质疫苗、多糖疫苗、百白破疫苗等都是灭活疫苗。
重组蛋白疫苗由灭活疫苗提纯而来,已无完整的病毒,只留下表面的蛋白。优点缺点同灭活疫苗,只是纯度更高,可能的副作用更低。
乙肝疫苗(酵母)、流感亚单位疫苗、人瘤病毒疫苗(酿酒酵母)等都是重组蛋白疫苗。
以上三种疫苗能够准确的看出明显的关联性,能够说是慢慢的升高纯度、低副作用的一个发展过程,下面的是更大程度使用现代生物技术的产品。
载体疫苗把原病毒的表面蛋白或者核糖白插入到病毒载体里,这个载体可以是腺病毒、牛痘病毒等,是减毒的活病原体,以感染载体病毒来促进形成强免疫。优点是能做到单次接种激活免疫,成本低,稳定性高,缺点是可能因人而异产生一定的短期症状。
核酸疫苗思路和生产的基本工艺跟上面的很不同,基本上从核心的mRNA人造核酸,到载体用的纳米颗粒包装,全是人造的,以人造物指引免疫系统做出近似真实感染的免疫反应,但不会有症状。优点是接近真实感染的高效、长时间保护效果,缺点是对保存运输条件要求极高,而且虽然“组装”起来不算很难,但上游原料技术属于高度知识产权保护领域,难以自主。
另外大家可能还会看到“冻干疫苗”,属于另一种分类方式,冻干是其包装方式,具有稳定性方面的优势,技术路线可以是灭活疫苗等。
疫苗的生产流程根据技术路线不同会有不同,我们以最常用的灭活疫苗为例,进行概述。第一步是筛选病原体,目前基本都是产业化的,上游能够给大家提供筛选好的高抗原性、低致病性的病毒种子。
第二步是接种培养或者培养接种,将筛选出的病原体培养在细胞或无菌的生物胚胎中,扩增数量。实际上,除了核酸疫苗以外,其他各种疫苗生产都会涉及使用细胞培养等培养进行数量扩增。
第三步是灭活并验证,通过物理或化学手法灭活培养病原体,检验测试数量验证免疫原性。
细胞培养是影响大部分疫苗产能的重要的因素,细胞培养的规模影响扩增规模,细胞培养有动态培养和静态培养两类方案,均需要利用显微成像设备检测培养品质,监控培养进度。
动态培养以生物反应器+分批培养方式为代表,有利于营养物质均匀分布和增大细胞与氧气的接触,更适合细胞模拟体内状态生长,比如人造肉的细胞培养。
静态培养是更简单、更常见的方案,因为相对低成本、容易操作,且方便观察。由于培养细胞多为贴壁细胞,因此培养皿的面积会决定培养的规模。
说起培养,大家最先想到的可能还是圆形培养皿,即皮氏培养皿。这种培养皿以直径大小命名,常用于细菌、真菌等微生物培养,不同的培养目标会有不同的底部涂层,在培养细胞时需要有增强细胞附着的涂层。这种培养皿经典易用,但实际生产不常用,因为开盖后开口太大,受污染风险大,而细胞培养非常怕污染。
多孔板是小规模细胞培养的利器,它由多个小圆孔组成,可能有6孔、12孔到96孔不等,不同的孔可以有不同的细胞系,通常培养时需要盖上盖子并封口减少蒸发,尤其适合微量细胞培养重复实验等场景,后续一般会转到细胞瓶或者圆形培养皿进行更大规模培养。
培养瓶是普遍的使用的细胞培养容器,有T25、T50等不同容量,数字代表底部面积,面积越大,培养规模越大,这种培养皿的密封性更好,受污染可能性更低,而且设计层面已经为细胞培养收获流程的优化,方便使用。有些疫苗企业使用的就是大尺寸的培养瓶。
培养转瓶是传统的大规模培养方案,不少疫苗企业在使用,这种培养转瓶需要搭配类似台湾烤肠机的转瓶机使用,技术成熟,成本较低,容易扩增规模,由于瓶子直径可能较大,通常要使用更大工作空间的倒置显微镜观察,比如可调聚光镜高度的细胞工厂显微镜MI52-CF.
目前更推荐的大规模细胞培养容器,俗称细胞工厂,比如Cell Factory或者Cell Stack等,这种培养皿不仅仅具备超大的单层面积,而且还能堆叠层数,有1层、5层、10层和40层多种规格,通常用10层以内比较多,由于10层细胞工厂的高度超出大部分倒置显微镜的设计,因此通常要卸下聚光镜才能放上去,除非使用可调聚光镜高度的MI52-CF等显微镜。
如果10层细胞工厂还不够用,可能就要用到40层细胞工厂了,40层细胞工厂尺寸超高,已经超出普通显微镜的观察范围,需要专门的成像设备,如多层细胞工厂成像仪MCF400,采用底部相机+斜侧面成像相机实现40层细胞工厂观察,高度电动化、智能化、远程化。
裂解灭活疫苗是国内目前疫苗的主力,它技术成熟,安全稳定,适合大规模接种,对于老人小孩等免疫力低下人群,接种流感疫苗是很有效的保护,值得投入,而在疫苗生产方面,细胞工厂是越来越普遍的使用的,而观察细胞工厂只需一台MI52-CF这样的倒置显微镜即可满足,未来的疫苗有望供应更加充足,价格更加亲民。
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原标题:《【企业资讯】疫苗都是怎么做出来的?疫苗种类和生产小科普应用百科》
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