Дизайн для Биопроцесс Новые вакцины
Проблемы разработки вакцины не ограничиваются определение подходящих антигенов, адъювантов и способах доставки, но относятся нормативные, технические и производственные трудности в переводе вакцины-кандидата в клинику.
Общественная потребность в безопасных и эффективных вакцин продолжает быть сильной. Несмотря на это необходимо и в отличие от фармацевтических * (низкомолекулярных препаратов) или терапевтические протеины, только тур (Merck
Задачи, стоящие перед новым входом в этой области огромны: сложность технологии, необходимость в дорогостоящих специализированных учреждений и требовательных нормативным требованиям. Наибольшее препятствие состоит в переводе основных достижений науки в реальный вакцин, которые могут быть произведены в соблюдении строгих нормативных требований в достаточных масштабах, чтобы иметь значимых последствий для общественного здравоохранения. Для вакцины с широким утилита, производство десятки миллионов доз в год не требуется. Широкие цели качества, что каждая доза эквивалентна, безопасным и эффективным. Бремя регулирования является уровень доказательства и документы, необходимые для обеспечения гарантий тайский этой широкой цели качества осуществляется на постоянной основе.
При изготовлении новых вакцин, в процессе развития должно происходить параллельно с развитием передовых аналитических методов для определения характеристик вакцины и определения вакцины потенции. Эти мероприятия должны быть полностью интегрированы в план по оценке и в клинике, для получения нормативного одобрения и для производства. Ученый процесса развития или инженер не должны забывать все эти вопросы успешно внедрить эту технологию мостом между новых интересных исследований свинца и производству конечного продукта, тем самым, Лавинг основу к возможному licensiire и запуск новой вакцины.
Нормативно-правовые аспекты
Сложный процесс развития технологии должна осуществляться в обстановке нормативного контроля, что, по ряду направлений, гораздо более жесткие, чем те, которые регулируют производство либо терапевтических белков или низкомолекулярных лекарственных препаратов. Основой для этого ужесточение проистекает из такта, что вакцины являются гораздо более трудно охарактеризовать аналитически, чем многие лекарственные препараты. Проще говоря, малые молекулы препарата имеет молекулярную массу менее 1000, аналитический анализ может обеспечить полную уверенность в своей личности и состав, а конечный продукт дозируется на основании его веса.
В отличие, например, вирус типа частиц (VLP), используемые в качестве основы для вакцины против вируса папилломы человека более чем 10 000 раз больше по размеру, чем наркотики малых молекул, и доза определяется на основе как вес и биологической активностью. В связи с задачей анализа таких больших молекул, наблюдается тенденция исторического развития, что процесс производства вакцины сам определяет продукт, который привел к уровню нормативного контроля, что значительно больше, чем для малых молекулы фармацевтической. Кроме того, любые изменения в любом масштабе или процесса требует гарантий того, что продукт остается неизменной с точки зрения его эффективности и безопасности и удовлетворительные доказательства потребовал ведущими регулирующими органами. Такое преодоление далеко изменения в процессе или масштаба будет сопровождаться очень сложные и обширные аналитические характеристики, и, возможно, потребность в дополнительных клинических испытаний просто, чтобы доказать эквивалентность между новым и старым вакцины ..
Важно отметить, что спрос на безопасность OT любой вакцины также необычно высоким, обусловлена тем обстоятельством, что вакцины вводятся в органы здоровых детей и взрослых с целью профилактики заболеваний, а не типичный препарат, который используется для лечения лиц, страдающих от болезней . Таким образом, риск-польза вакцин справедливо подчеркивается важность очень хорошо известных и очень безопасной вакцины. В результате строгого контроля воздействия регулирования каждый шаг в цикле из испытаний клеточной линии используются для производства вакцины для тестирования конечного продукта вакцины. Все процессы производства вакцины должны быть описаны и охарактеризованы в мельчайших подробностях, в том числе характера и результативности конкретных оборудования, используемого для каждого шага производственного процесса (см. врезку). Эти требования необходимо создать жесткость в подходе, который прощает ошибки в суждениях. В результате, любой неверный шаг по пути может привести к очень много времени (иногда принимая лет) и дорогих коррекции в процессе производства ..
Разработка вакцин
Вирус папилломы человека. Комплекс проблем, связанных с переводом основных концепции вакцины в реальный продукт вакцины можно проиллюстрировать некоторые недавние примеры из Merck исследовательские лаборатории в течение трех вакцин-кандидатов продукта. Эти проекты продолжаются уже в течение 7 лет, и далеко продвинулись в своем развитии. Первым из них является вакцина против тур типов вируса папилломы человека (ВПЧ): 6, 11,16 и 18. Этот продукт был лицензирован кандидата от стран Содружества сыворотки лабораторий (Австралия) и Университета Квинсленда после весьма обнадеживающие обширные исследования использованием животных VLFs - производится с помощью процесса самосборки белков ВПЧ Ы. Эти ранние исследования позволили перспективных р reclinical "доказательство концепции" поддержки потенциал этого подхода для развития в качестве профилактической вакцины для людей (1). Выбор в качестве антигена VLP была привлекательна потому, что продукт изначально неинфекционных, а также из-за прекрасный послужной список с вакцинами против гепатита В на основе ВПЧ (2).
Второй важный шаг в этом процессе, чтобы сделать вакцину для быстрой оценки в клинике (оценка его способности генерировать антитела против ВИМС HPV), признав, что метод, используемый для производства вакцин будет иметь важное значение и создаст основу для всех последующих этапах развития про-грамм. Для приготовления вакцины для начальных клинических испытаний, была принята стратегия, которая будет похожа на один концептуально планируется меха возможного полномасштабному производству раз вакцина была лицензирована. Важным отправным пунктом развития клеточных выражение системы, которая была стабильной на протяжении многих поколений, и к появлению большого количества высококачественных ВПЧ. Решение об использовании Saccharomyces cerevisiae в качестве выражения принимающей внутриклеточных ВПЧ был отличным в этом отношении, потому что дрожжи могут быть легко выращивается в биореакторах из нескольких тысяч литров и воспроизводимо внутриклеточных форм ВПЧ при своем росте цикла. Основная причина, что этот конкретный клетки-хозяина был выбран потому, что богатого опыта в научно-исследовательских лабораторий Merck использованием S.
cerevisiae сделать успешную вакцину против гепатита В (Recombivax). Можно было завершить выбор этого штамма дрожжей на основе производительности, воспроизводимость и конкретных условий ферментации на начальном этапе программы, что позволяет процессу развития сосредоточить внимание на расширение масштабов, очистка, лев формулы и аналитических методов, необходимых для продукта характеристики и эффективность измерений ..
После выбора выражения системы для использования в производстве вакцины было сделано, банк семян мастер был создан из штамма дрожжей инженерии; этот банк был в достаточном количестве для использования в течение всей программы. Уникальный VLP было сделано для каждого из типов IIPV тур включены в состав вакцины, что требует разработки технологии брожения, сотовые сбора урожая, разрушения клеток, вывоз мусора ячейки, chromatographv основе очистки и поглощения адъювантной выбора для каждого VLP к сделать окончательный сформулировал продукта. ВПЧ являются стабильными на протяжении нескольких лет в условиях охлаждения и на основе алюминия адъювантной был выбран такой же, как вакцина против гепатита В Kecombivax.
Аналитические методы на основе связывания антител к функциональным эпитопы ВПЧ были разработаны для потенции количество вакцины (в пробирке использованием иммуноферментный анализ) и которые были достаточно четкими, чтобы быть в состоянии контролировать VLP стабильность при хранении в качестве окончательного охлажденных продукта в течение нескольких лет, а также по отдельности каждый количественно VLP представляющих конкретных типов ВПЧ, содержащихся в 4-компонентной вакциной. Задача состоит в том, чтобы выбрать борьбе орган, который признает функциональный эпитоп для штамма ВПЧ вопрос, и которое не подлежит вмешательству со стороны трех других типов ВПЧ присутствует в вакцине. Другие ключевые испытаний были также разработаны для поиска примесей, таких как высокочувствительных тестов для обнаружения следовых количеств нежелательных белков дрожжевых клеток.
Как уже упоминалось ранее, основной задачей в коммерческое производство вакцины для того, чтобы процесс является масштабируемой, с тем чтобы можно построить фактор) "для линз миллионов доз, а, что вакцина, изготовленная на данном уровне, ведет себя так же, в клинике, а вакцина, изготовленная в гораздо меньших масштабах, в начале программы. Кроме того, аналитики должны быть достаточно хорошо разработана так, что точное определение потенции в определенной точке цикла разработки не изменится программа прогрессирует. В частности, важно, чтобы связать клинические показатели, по сравнению вакцина, изготовленная на ранней стадии развития, которая используется для окончательной стадии разработки и тестирования в клинике. В случае с программой вакцины против ВПЧ, вакцины, используемые в фазу 1 клинических испытаний было изготовлено в опытно-промышленной установки (экспериментальный завод использует тот же тип оборудования, а окончательный завода) с использованием менее развитых версии производственного процесса и и в меньших масштабах работы (300 L).
Итак, что основные компоненты необходимы для успешного развития крупномасштабного производственного процесса такие как вакцины против ВПЧ, описанные здесь? Во-первых, объектов, необходимых для производства представитель клинического назначения в экспериментальных масштабах.
во-вторых, производственные мощности должны быть спроектированы и построены. Эти средства исторически были построены компанией, которая разрабатывает вакцины.
В-третьих, поставки вакцин должны быть сделаны в этом производственные мощности до лицензирования, и, как правило представитель дозы должны быть испытаны в клинике в рамках программы необходимых, чтобы получить одобрение вакцины для лицензирования.
В-четвертых, сложные аналитические характеристики требуется, чтобы обоснования могут быть разработаны для небольших изменений в этом процессе или изменения масштаба производства и преодоление без необходимости подтверждения в клинике.
В-пятых, клинических исследований команда должна быть в состоянии координировать крупных и сложных клинических испытаний, а также разработка серологических анализов, которые используются в качестве суррогата защиты.
В-шестых, нормативные ожидания для подачи во всем мире должны в полной мере понимали в начале деятельности в области развития процесса.
Для выполнения этих разнообразных и сложных задач в области развития, совершенные командой из примерно 10 человек и более необходимо направлять и координировать такие сложные по своей сути проект, это команды войдут представители группы процессе развития, аналитической группы, клинической команды производства, маркетинга, а с внутренними нормативными организации. Терпение и решимость необходимы, зачастую за 10 или более лет, чтобы завершить этот цикл. После всех этих усилий конечного продукта 0,5 мл безопасные и эффективные вакцины флакон или шприц, содержащий очищенные ВПЧ четырех различных типов ВПЧ, на точные и воспроизводимые дозы для каждого наряду с адъюванта.
Rotavirns. Вакцины разрабатываются для рота вирус живая ослабленная вакцина, которая содержит пять различных человека и бычьего реассортантов вируса, б, 7), которые были адаптированы к крупному производства с использованием клеток VERO (рис. 1). Рота вируса является членом вируса Reo рода в семье Keoviridia вирусов. Окончательный reassorted штамм был выбран из каждой из пяти типов окончательный счет использования природных возможностей пропорциональной генов вируса reassort в клеточной культуре.
Общих чертах описал ВПЧ будет применяться с точки зрения подхода к разработке вакцины, но вопросы, касающиеся технологий очень разные. Процесс, используемый Tor рота вирус вакцины требуется мастер-семян развития для каждого из 5 реассортантов рота вируса, а также для банка VERO клетки. Есть пять различных процессов, связанных с отдельного процесса для каждого реассортантных. VERO клетки вырос до слияния на поверхности, а затем инфицированных rotaviais. Продукт живой вирус (впервые разработаны на Детской больницы Филадельфии), которому требуется тобой сформулированы в п таким образом, чтобы поддерживать хорошее потенции в холодильнике в течение каждого из пяти assortants. Маршрут администрации в устной форме.
Потенции измерений на основе количественной оценки ослабленного живого вируса методом ПЦР технологии, которая используется для количественной оценки каждого отдельного 5 реассортантов в конечном сформулировал вакцины. Клинических испытаний, необходимых для этой вакцины, чтобы доказать и безопасности и эффективности, были очень большими и дорогими, что требует более 100000 доз вакцины выступил представитель процесс окончательного масштаба производства (рис. 2).
Ветряной оспы. В последнем примере, вакцина в стадии разработки Tor постгерпетической невралгии или опоясывающий лишай (в связи с реактивации скрытого ветряной оспы / Остер вирусных инфекций) базируется на существующих живых Merck научно-исследовательских лабораторий, ослабленная вакцина ветряной оспе. Черепица вакцины в настоящее время разрабатывается Tor пожилых людей, в то время как курица вакцина оспы для детей младшего возраста. Для повышения imnuinogenicity людей старшего возраста, в дозе вакцины ведении гораздо больше, чем используется для иммунизации детей против ветряной оспы. Учитывая, что необходимые дозы вакцины выше Tor использовать у взрослых меха предотвращения опоясывающий лишай, ветряная оспа, и что вирус Js сложная вырастет до высоких титров в области культуры, значительные препятствия пришлось преодолеть, чтобы производить достаточное количество вакцины вирус. Кроме того, как вирус неустойчив при нормальной температуре, 1 уникальных технических задача заключается в разработке метода сохранения своей устойчивости с использованием лиофилизации в присутствии специально разработанных консервантов разрешить жизни acceptable'shelf ..
Опять же, производитель должен гарантировать, что каждая доза вакцины безопасны и эффективны. В случае ветряной постгерпетической невралгии вакцины, разработка необходимых знаний о возможности технологического процесса, точность и стабильность измерений предположений. Адекватных доз должны быть оценены в клинике. Для обеспечения безопасности, ключ для получения данных Представитель флаконе вскоре после заполнения, с тем чтобы отражать высокие дозы. Для определения эффективности, ключ для оценки дозы представитель флакон под стражей до окончания заявленного срока хранения (то есть, если доза будет меньше, в результате потери вирус при хранении). Этот пример иллюстрирует процесс интеграции между разработкой, производством и клинической оценки.
Цикл разработки вакцины поколения является сложным и дорогостоящим мероприятием, требующим быстрого развития процесса с использованием масштабируемых очень различные технологии. В зависимости от типа продукта, вакцины могут быть сделаны из живых вирусов, микробов выразил белков (в том числе микробами выразил ВПЧ), полисахариды, polysaccliarides сопряженная перевозчика белков, инактивированный вирус или ДНК. Настоящее Есть только несколько групп в мире возможности для быстрой разработки вакцины из-за уникальных навыков, необходимых - эффективная команда будет состоять из ученых и инженеров, биотехнологических, которые вместе могут быстро разрабатывать практические, надежную и масштабируемую процесс строится на глубокое понимание биологии. Наконец, есть вопрос о сложности аналитики как для определения потенции, а также серологических анализов. Компании с такой возможностью обладает огромным конкурентным преимуществом из-за того, каким образом технологии могут доминировать вопросы разработки вакцины. Неадекватная процесс развития может привести к вакцине, не масштабируемые и которые также могут быть переменными, что приводит к продолжительный цикл развития раза и неприемлемые расходы ..
Центральным вопросом технологии сложности рассматривается в развитии завода Гэри Пизано FS). В частности, он обращается к стратегическим рычагом возможности процесса развития применительно к фармацевтика и биотехнологии, и эти основные моменты еще большей степени применимы к вакцинам. Писано исследований пришли к выводу, что инновационный процесс может быть ключом к конкурентоспособности-за успеха многих новых продуктов, особенно Ин биотехнологической отрасли, лежит разработка новых технологических процессов, которые предоставляют широкий спектр важнейших преимуществ. К ним относятся снижению капитальных затрат, сокращение времени выхода на рынок, повышения качества услуг, повысить гибкость и снизить эксплуатационные расходы. В новых условиях усиления регулирования и спроса на снижение затрат, процесс развития тихо стало важной частью соревнованиях, особенно в области разработки вакцин, где процессы чрезвычайно сложны и нормативного контроля, весьма обширен.
Задача сообщества вакцины в ближайшее время, чтобы лучше сбалансировать уравнения между риском и пользой в зависимости от предполагаемого применения. Например, вакцина предназначена для универсального использования педиатрических потребует доказательства эффективности, а также очень тщательного тестирования для обеспечения безопасности. Это будет, в отличие от вакцины разрабатываются против биотерроризма предсказать угрозу, и в этом случае использование может происходить только в чрезвычайной ситуации и проверка на предмет эффективности не может быть возможным для людей. В последнем, например, более простой и быстрый путь к утверждению могут быть рассмотрены соответствующие замуровывать.
Различные технологии вакцин
Усилия, направленные на исследования и испытания вакцин включает следующие технологии вакцины.
ДНК-вакцины использовать один из новейших технологий для вакцины дизайн, в каких частях генетической структуре ВИЧ-инфекции (в частности, кусочки ДНК ВИЧ) были включены в безвредные plasrnid ДНК бактерий. Это используется для изготовления клеток организма производить ВИЧ белки для иммунной системы распознавать и действовать против него.
Live-ослабленные вакцины состоят из ослабленных (ослабленный) живой вирус, который не может вызвать заболевание, но все еще способен инфицировать клетки и репликации в организме. Это ослабленный вирус может представить себя через несколько раундов репликации в клетках, и может вызвать сильные, стойкие антител и клеточного иммунного ответа. Иммунная система затем потенциально готовы обезопасить себя от будущих заражения патогенными штаммами.
Живые вакцины вектор использования генетического материала ВИЧ помещен в безвредные вирусы или бактерии, которые затем показывают кусочки ВИЧ иммунная система. Когда ВИЧ белки создаются вирусов (таких, как вакцины, canarypox. Или аденовирус) или бактериальных векторов (например, Bacillus Кальметта-Герена (БЦЖ) или ослабленная сальмонеллы), ВИЧ эпитопов, высказанные в ходе репликации вектора может вызвать СБГ-специфический иммунный ответ.
Пептида вакцины небольшими порциями белки ВИЧ. Обширная фундаментальных исследований в области потенциального CTL и антител эпитопов ВИЧ, показали, что иммунная система гору ответ на очень короткий пептид разделы антиген при предъявлении надлежащим образом иммунную систему. Исследователи пытались улучшить форму recombtnant пептидов, связывая их вместе в multimeric последовательности, или путем присоединения их к перевозчику белка. Тем не менее, в связи с признанием антител, линейная последовательность пептида, возможно, имеет меньшее значение, чем 3-мерной структуры пептида.
Рекомбинантные подразделение вакцин одного белков ВИЧ-инфекции. в том числе структурных glycoprotems конверта (например, gp120 и gp160) и других белков (например, р55 и p24). Рекомбинантных подход подразделение впервые был использован против вируса гепатита В, где вирусная конвертов производится в клетках дрожжей доказали свою эффективность в клинических испытаниях.
Вирус типа частиц другая вакцина подход, состоящий из неполных вирусов производства Селис, зараженных ВИЧ части ДНК. Исследования показали, что эти неполные вирусные частицы могут содержать антитела и CTL эпитопы, но являются безопасными и не инфекционные животных.
Всего убитых вакцин основаны на некоторых из самых старых технологий вакцины. Всего убитых вирусных вакцин используются для лечения таких болезней, как полиомиелит, грипп, и брюшной тиф. Что касается ВИЧ-инфекции. концептуальных использовать все убитых подхода является то, что все вирусные частицы представляется иммунной системы, но она не может заразить и повторить, как живых ослабленных вирусов может.
ЛИТЕРАТУРА
1. Янсен, КУ и др.., Вакцин, 13, с. 1509-1514 (1995).
2. Knicksen, П. J., В. Дж. Миллер. "Вакцины: новые подходы к иммунологических проблем" RW Эллис, под ред. Butterworth-Heinemann, Stoneham, М., с. 177-204 (1992).
3. Браун DR и др.., Вакцин, 22, с. 2936-2942 (2002).
4. Файф, KH, и др.., Вакцин, 22, с. 2943-2953 (2002).
5. Коутского, Л. А. и др. /., Англ. J. Med., 347, с. 645-651 (2002).
6. Кларк. H. F., и др.., Pediatr. Infect. Дис. J., 22, 14-20 (2003).
7. Кларк, HF, и др.., J. Pediat., 144, с. 184-190 (2004).
8. Писано, ГП "Развитие завод", Гарвардской школы бизнеса Пресс, Бостон (1997).
9. Бакленд, BC, "Challenge процесс разработки новых вакцин", Nat. Медицина Комментарий. 11 (4), с. SI6-S19 (апрель 2005).
Барри C. Бакленд
LABORATORIES MERCK ИССЛЕДОВАНИЯ
Барри C. Бакленд является вице-президентом, Bloprocess R
Авторы
Автор хотел бы поблагодарить М. Фейнберг в Научно-исследовательские лаборатории Merck за его замечания.
Эта статья была изменена с предыдущей версии S в Nature Medicine (9) с согласия автора, для публикации в КЭП.
