Wielu podwykonawców, precyzyjna współpraca
Cały proces produkcyjny szczepionki trwa 60 dni i wymaga ścisłej współpracy z wieloma podwykonawcami. Zaczyna się od przygotowania przez naukowców maleńkich pierścieni DNA zwanych plazmidami, które zawierają jeden z genów koronawirusa (z instrukcją dla ludzkiej komórki, jak zbudować białko kolca SARS-CoV-2). Plazmidy są przechowywane w fiolkach w temperaturze minus 150 stopni Celsjusza lub niższej. Z jednej fiolki uzyskuje się do 50 milionów dawek szczepionki.
Produkcją plazmidów DNA dla Pfizera zajmuje się tylko jedna placówka, zakład w Chesterfield w stanie Missouri.
Plazmidy są rozmrażane i wszczepiane bakteriom E. coli. Zmodyfikowane w ten sposób bakterie miesza się z pożywką i pozostawia na kilkanaście godzin w sterylnym i ciepłym środowisku, aby się rozmnożyły. Następnie roztwór przelewa się do 300-litrowego fermentatora zawierającego pożywkę i czeka cztery dni. W tym czasie bakterie intensywnie się namnażają i dzięki temu powstają biliony kopii plazmidów.
Kolejny krok to rozbicie bakterii i uwolnienie plazmidów, w czym pomagają chemikalia. Następnie oczyszcza się tę mieszaninę tak długo, aż zostają same plazmidy.
Teraz sprawdzana jest jakość uzyskanego materiału, jego czystość i zgodność ze wzorcową sekwencją genów. Następnie dodaje się odpowiednie enzymy, które mają za zadanie pociąć okrągłe plazmidy na części, oddzielając od niego gen koronawirusa. Ten etap, trwający dwa dni, nazywa się linearyzacją (zamiast okrągłych plazmidów uzyskuje się zlinearyzowane DNA).
Na kolejnym etapie filtruje się tę zawiesinę i ostatecznie oddziela czyste DNA od resztek bakterii i szczątków plazmidów, przelewając je do litrowych butelek. Ponownie sprawdza się jakość sekwencji DNA, a następnie każdą butelkę zamraża, pakuje w worki i zamyka w większym opakowaniu wraz z włączonym urządzeniem rejestrującym temperaturę podczas transportu. Tak opakowane butelki z DNA przewożone są do fabryk w zapieczętowanych kontenerach z suchym lodem w środku, który utrzymuje temperaturę minus 20 stopni C.
Dalszymi etapami produkcji szczepionki zajmują się fabryki Pfizera w Andover (USA) oraz BioNTech w Moguncji (Niemcy).
Codziennie rozmraża się kilka butelek DNA i miesza z enzymami, które zmieniają DNA przepisując je na nici mRNA (informacyjne RNA). Po kilku godzinach taka mieszanina przelewana jest do odpowiedniego zbiornika, a następnie filtrowana, dzięki czemu usuwane są pozostałości po DNA, enzymy i inne zanieczyszczenia.
Uzyskane w ten sposób mRNA jest kilkakrotnie testowane, aby upewnić się, że proces tworzenia mRNA przebiegł prawidłowo i sekwencje genetyczne są nieskazitelne. Na tym etapie mamy już 10 pojemników z mRNA koronawirusa, z którego w procesie produkcji powstanie 750 tysięcy dawek szczepionki.
Ostatni etap produkcji ma miejsce w zakładach Pfizera w Kalamazoo (Michigan). W Europie natomiast mRNA z zakładu w Moguncji transportowane jest do Puurs w Belgii. Tam trafiają pojemniki z mRNA, gdzie są rozmrażane i mieszane z wodą, a następnie łączone z lipidami (Lipidy to cząsteczki tłuszczu wytwarzane w osobnym procesie produkcyjnym). Lipidy oklejają nić mRNA, tworząc wokół niej kilka warstw ochronnych. I znowu mieszanina jest filtrowana, zagęszczana, znowu filtrowana i wyjaławiana.
Fiolki, do których pakuje się szczepionki, są kilkakrotnie myte, sterylizowane, sprawdzana jest ich jakość i szczelność (test robiony jest w próżni). Do jednej fiolki wlewa się 0,45 ml stężonego roztworu (6 dawek), zamyka szczelnie folią i fioletowym wieczkiem. Następnie są pakowane, ponownie sprawdzane i etykietowane, głęboko zamrażane (minus 70 stopni C). W fabryce przechowuje się je jeszcze przez cztery tygodnie. W tym czasie próbki z produkcji są wysyłane do macierzystego zakładu plazmidów w Chesterfield oraz do Andover lub Moguncji w celu sprawdzenia jakości szczepionki. Jeżeli testy wypadną pomyślnie, szczepionka jest pakowana do pudełek z czujnikami temperatury i transportowana do punktów odbioru.
Wąskie gardła w produkcji szczepionki mRNA
Ten wielostopniowy i skomplikowany proces produkcyjny wymaga współdziałania z wieloma kontrahentami, dostawcami takich materiałów, jak choćby sterylne naczynia do powielania mRNA czy szklane opakowania itd. Redakcja australijskiego dziennika "The Conversation" wylicza, jakich półproduktów w łańcuchu dostaw może zabraknąć i co to oznacza dla planów produkcji szczepionki (Australia chciałaby sama wytwarzać szczepionkę mRNA i przeznacza na budowę fabryki 50 mln dolarów australijskich).
Po pierwsze, odczuwany jest niedobór specjalnych sterylnych, jednorazowych pojemników, w których DNA przekształcane jest w mRNA. Potrzebna jest także większa podaż enzymów, wykorzystywanych w tym procesie.
Producentom szczepionek najbardziej doskwiera jednak niedobór lipidów koniecznych do wytworzenia nanocząstek chroniących nić mRNA przed rozpadem. Dopiero opakowane w lipidy mRNA może być dostarczone do komórki. Obecnie tylko cztery firmy na świecie (Croda/Avanti, CordenPharma, Evonik i Merck) są w stanie wyprodukować specjalny lipid nazywany lipidem kationowym (wymaga dziesięciu etapów syntezy chemicznej).
"The Conversation" zauważa, że w ubiegłym roku USA wykupiły i zabezpieczyły sobie dostawy wielu składników szczepionek, w tym fiolek i właśnie lipidów kationowych. Stąd obecne trudności pozostałych producentów. Braki wielu produktów farmaceutycznych to także skutek uzależnienia od dostaw z Chin, które z powodu COVID-19 zmniejszały dostawy komponentów.
Źródła: The New York Times, The Conversation
