北卡羅來納州立大學(xué)（North Carolina State University，以下簡稱NC State）近期一項(xiàng)研究概述了如何利用近紅外（NIR）光譜技術(shù)使基于細(xì)胞培養(yǎng)的流感疫苗生產(chǎn)更快、更高效。研究人員展示了利用NIR探針測量培養(yǎng)在生物反應(yīng)器的細(xì)胞中的流感病毒濃度。

NC State生物加工科學(xué)教授、該論文的通訊作者John Sheppard說：“NIR技術(shù)比目前用于測量細(xì)胞內(nèi)病毒濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法，更快、更準(zhǔn)確、一致性更高。NIR探針可為我們提供病毒濃度的接近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而測量病毒濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法則是個(gè)復(fù)雜的過程，可能需要至少一小時(shí)或更長的時(shí)間。”

“快速獲取數(shù)據(jù)對疫苗生產(chǎn)的許多方面都是有益的：它可以告訴疫苗生產(chǎn)商收獲細(xì)胞的最佳時(shí)機(jī)；可以幫助生產(chǎn)商制定優(yōu)化細(xì)胞和病毒生長的培養(yǎng)策略；還可以更快地檢測出潛在問題，甚至可以使檢測過程部分自動(dòng)化?！?p>目前，多數(shù)流感疫苗的生產(chǎn)都是通過禽蛋完成。這種疫苗生產(chǎn)方法自20世紀(jì)40年代發(fā)展起來，然而卻存在諸多缺點(diǎn)：（1）蛋類過敏患者不能使用通過禽蛋生產(chǎn)的疫苗；（2）由于生長周期漫長和基因突變風(fēng)險(xiǎn)增加，均使得該方法生產(chǎn)的疫苗很可能無法匹配面向大眾的流感病毒株；（3）該方法生產(chǎn)的疫苗更易受到微生物污染；（4）而且該方法生產(chǎn)疫苗的速度不足以應(yīng)對大規(guī)模流感的爆發(fā)。

傳統(tǒng)方法利用禽蛋生產(chǎn)流感疫苗

Sheppard說：“基于細(xì)胞培養(yǎng)方法生產(chǎn)的疫苗突變更少，過敏發(fā)生率更少，且更易擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。但這并不意味著此方法生產(chǎn)疫苗就很簡單。盡管該產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在向基于細(xì)胞培養(yǎng)的疫苗生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，但是還存在著諸多基礎(chǔ)設(shè)施和監(jiān)管等方面的挑戰(zhàn)。我們認(rèn)為使用NIR光譜技術(shù)可使基于細(xì)胞培養(yǎng)的生產(chǎn)方式更加高效、可控?！?p>然而，在檢驗(yàn)NIR光譜技術(shù)測量病毒濃度的效果之前，研究人員面臨著一項(xiàng)根本性的挑戰(zhàn)：現(xiàn)有獲得檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方法非常不準(zhǔn)確，以至于根本無法用于驗(yàn)證NIR技術(shù)。

Sheppard說：“我們不得不開發(fā)出一種比標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室方法更精確的改進(jìn)型人工檢測方法，顯然這種檢測方法的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。利用這種新方法，我們有能力評估NIR光譜技術(shù)的準(zhǔn)確性，且結(jié)果是樂觀的?！?p>在絕大多數(shù)的病毒濃度下，NIR光譜技術(shù)比傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方法精確得多，而且速度也快得多。但是在最高病毒濃度下，盡管它與標(biāo)準(zhǔn)方法的精確程度相同，其測量準(zhǔn)確性還是受到了影響。

Sheppard說：“這僅僅是概念驗(yàn)證。我們希望整合更多的數(shù)據(jù)庫，來進(jìn)一步完善用于將NIR光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為病毒濃度數(shù)據(jù)的模型。理想情況下，我們希望與疫苗生產(chǎn)商合作，對該工藝進(jìn)行微調(diào)，使之發(fā)揮更大的作用。”

本研究的論文題目為“Cell-Culture-Based Influenza Vaccine Manufacturing: Evaluation of Near-Infrared Spectroscopy for In-Line Determination of Virus Titers”，發(fā)表在BioProcess International雜志的9月刊上。論文第一作者是曾就讀于NC State的Lucas Vann博士。本研究在NC State的Golden Leaf Biomanufacturing, Training and Education Center支持下完成。