【疫苗|为什么提高新冠疫苗产能这么难？】采访人员 | 肖恩
肩负数亿剂疫苗生产任务的全球最大疫苗厂商印度血清研究所遇到了一个大问题：疫苗生产原材料不足 。
这家家族企业的首席执行官波纳瓦拉（Adar Poonawalla）周四（3月4日）对世界银行一个委员会表示 ， 美国拜登政府一项法律禁止出口某些关键物品 ， 包括袋子和过滤器 ， 这可能导致严重的生产瓶颈 。
波纳瓦拉提出 ， 如果要在全球范围内进行产能建设 ， 那么这些关键原材料的共享将成为主要限制因素 。
波纳瓦拉没有指明是哪一项法律 ， 但彭博新闻社报道称 ， 在上个月拜登宣布使用《国防生产法》提高对辉瑞疫苗的原材料供应后 ， 有关疫苗生产原料短缺的担忧开始不断加深 。 辉瑞去年一度因原材料短缺而下调产量目标 。
世界卫生组织首席科学家斯瓦米纳坦（Soumya Swaminathan）则补充称 ， 疫苗生产商所需的安瓶、玻璃、塑料和瓶塞也存在短缺问题 。
一场全球新冠疫苗生产运动正以史无前例的规模和速度展开 。 但疫苗生产不像汽车 ， 只需按照模型生产出各种零件再拼装完成即可 。 疫苗成分复杂 ， 对生产技术和原材料要求高 ， 必须有全球供应链的紧密配合 ， 任何一环出现差错都会造成延误 。
疫苗是怎么生产的
就研发技术类型而言 ， 目前市面上使用的新冠疫苗分为三个大类 ， 分别是mRNA疫苗、腺病毒载体疫苗和灭活疫苗 。
其中mRNA疫苗又称“信使核糖核酸疫苗” ， 其基本原理是mRNA进入人体细胞后表达抗原 ， 并诱导人体免疫系统对抗原做出免疫反应 ， 从而使机体获得免疫保护 。 使用最广泛的辉瑞和莫德纳疫苗都属于这个类别 。
刚刚在美国获批的强生疫苗、阿斯利康疫苗和中国康希诺疫苗是腺病毒载体疫苗 ， 其原理是将剔除了复制相关基因的腺病毒作为载体 ， 植入新冠病毒抗原基因 ， 使其能激发机体的免疫应答 ， 这也是目前市面上唯一可采用单针接种程序的疫苗种类 。
中国科兴公司、中国国药集团研发的疫苗则属于灭活疫苗 ， 即通过物理或化学的方法将病毒灭活之后制成的疫苗 。
疫苗生产分为三个主要阶段：生产原料药、制成成品药和包装 。 但不同疫苗的制造过程不同 ， 对技术、原材料和设备的要求也不同 。
印度血清研究所参与生产的是阿斯利康疫苗 。 这种腺病毒载体疫苗的生产依赖于一种叫做HEK293的细胞 ， 又称人胚胎肾细胞293 ， 它们被用于生产携带新冠病毒S蛋白基因的腺病毒 。 产出的浓缩腺病毒会暂时被冷冻在零下65摄氏度的环境中 。 随后浓缩的腺病毒疫苗需要经过解冻、稀释、装瓶以及多项测试才能最终投放市场 。 整个生产过程耗时约12周 。
所以大规模生产阿斯利康疫苗的第一步就是要培养大批HEK293细胞 。 因为HEK 293细胞更喜欢在拥挤的环境下生存 ， 培养过程中需要不断更换容器 ， 产量也存在不可控性 。
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印度血清研究所的疫苗生产车间 。 图片来源：视觉中国
而目前使用范围更广的mRNA疫苗生产过程相对简单 。 研究人员首先利用新冠病毒表面刺突蛋白的基因序列对mRNA进行编程 ， 再将其包裹在一个被称作“脂质纳米颗粒”的脂质物质制成的保护膜中 ， 制成疫苗 。 mRNA疫苗基本上是完全合成的 ， 不需要借助其他生物介质 。 但因为涉及遗传物质和酶之间的化学反应 ， 提高mRNA疫苗产能不仅仅是增加原料投入这么简单 。
辉瑞和莫德纳疫苗是世界上首批正式上市的mRNA疫苗 ， 因此缺乏大规模生产经验 ， 掌握相应技术的工人也不多 。 宾夕法尼亚大学医学院教授魏斯曼（Drew Weissman）表示 ， 在实验室中生产少量mRNA很简单 ， 但从来没有人生产过上百万剂mRNA ， 更不要说数十亿剂 。
灭活疫苗因为需要在体外培养新冠病毒后将其灭活 ， 生产周期相对较长 ， 过程中要严格保证生物安全 。 此外 ， 与活的病毒粒子相比 ， 灭活病毒的免疫原性相对较弱 ， 往往需要佐剂的辅助 。
原材料短缺
莫德纳首席执行官Stephane Bancel曾表示 ， 在24小时轮班制下 ， 任何一天有任何一种原材料出现短缺 ， 疫苗生产就会陷入停滞 ， 而且损失的产能将永远无法弥补 。
阿斯利康官网
上指出 ， 要加快疫苗的生产和供应 ， 需要与超过15个国家的20多个供应伙伴合作 ， 还要有至少20个分析性测试点的支持 。
用于混合药物的巨型塑料袋在上个月已经出现短缺情况 。 这种袋子被用作疫苗生产容器的无菌内衬 ， 辉瑞、莫德纳和诺瓦克斯（Novavax）等公司在疫苗生产过程中都有使用 。 诺瓦克斯研发的疫苗有望于5月在美国获批 ， 目前已经投入生产 。
塑料袋厂商德国默克公司（Merck）子公司密理博（MilliporeSigma）和赛默飞世尔科技公司（Thermo Fisher Scientific）都表示已经尽全力提高产能 ， 但仍难以满足供应需求 。 《金融时报》援引业内人士的说法称 ， 相关疫苗制程可以使用不锈钢容器替代完成 ， 但由于生产方式改变需要监管批准 ， 会导致交货大幅延迟 。
用于包裹mRNA的脂质纳米颗粒更是面临前所未有的爆炸性需求 。 就在一年前 ， 药企只需要购买几克脂质纳米颗粒就能满足一个研发项目的需求 ， 当时大多数人认为 ， mRNA疫苗技术成为主流还需要几年时间 。
默克公司也是市面上为数不多的脂质纳米颗粒生产商之一 。 默克公司承诺将加快供应 ， 但这种物质的生产需要经历一个极其复杂的过程 ， 要在短期内增产并不容易 。
当疫苗被生产出来后 ， 如何存放是下一个问题 。 成品疫苗需要与磷酸盐缓冲液、生理盐水、蔗糖等其他制剂混合后按剂量装瓶 。 用于存放疫苗的大多是硼硅管制注射剂瓶（也称西林瓶） 。 由于疫苗需求量大增 ， 西林瓶的供应是否会发生短缺一度引起疫苗厂商和外界的担忧 。 但西林瓶有成熟的生产线 ， 随着产能提高 ， 加上疫苗厂商早已开始囤货 ， 目前供应问题已经得到有效缓解 。
为了提高效率 ， 美国食品药品监督管理局（FDA）已经同意莫德纳公司将每瓶疫苗的容量从10剂增加到14剂；辉瑞公司也要求在一个瓶子中装入6剂疫苗 ， 比原来增加1剂 。
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正在装瓶的疫苗 。 图片来源：视觉中国技术要求高
即便是在最理想的状态下 ， 也就是设备、人员、原材料全部到位的前提下 ， 短期内生产出足够全球77亿人口使用的新冠疫苗也绝非易事 。
不管是哪一种疫苗 ， 其基本原理都是训练人体免疫系统学会识别病毒 ， 遇到病毒入侵时予以反击 ， 以此达到免疫目的 。 疫苗生产过程中需要遵循严格的规则 ， 并经过多道检测程序 ， 因此确保每一批疫苗都符合条件就是一件费时耗力的工作 。
以mRNA疫苗为例 ， 生产完成后的检测过程需要5至6周 ， 以保证疫苗绝对纯净无杂质 ， 而且有效 。 疫苗生产的每一个步骤中也都需要经过多次测试 。
据《今日美国》报道 ， 辉瑞公司已经将疫苗生产周期从110天缩短到了60天 ， 一批次可以生产100万到300万剂疫苗 。 辉瑞的目标是在在5月前向美国交付2亿剂疫苗 ， 而截至1月31日 ， 辉瑞仅在全球范围内供应了6500万剂疫苗 。
疫苗不同于此前短缺的口罩、手套和呼吸机等医疗设备 ， 很难通过改造其他工厂的生产线提高产能 。 疫苗生产需要大量昂贵的专业器械 ， 即便是像美国一样动用《国防生产法》保证关键物资的供应 ， 构建一条新的疫苗生产线也需要至少2到3个月时间 ， 还需要通过数周的测试 。
厂商们在生产新冠疫苗的同时 ， 也需要继续生产小儿麻痹症 ， 麻疹 ， 脑膜炎等其他疾病的疫苗 ， 这对他们的产能将是严峻的考验 。
拜登3月2日承诺 ， 在5月底前生产足够全美18岁以上成年人接种的疫苗 ， 总需求量大约为6亿剂 。
欧盟工业政策专员布雷顿（Thierry Breton）紧接着在次日表示 ， 欧盟的目标是在3月底获得9500万至1亿剂疫苗 ， 到年底将疫苗产能增加到每年2至3亿剂 。 截至目前欧盟收到了4300万剂疫苗 。
而随着世卫组织牵头的“新冠疫苗获取机制”（COVAX）开始向低收入国家分配疫苗 ， 疫苗厂商的产能压力只会进一步提高 。
波纳瓦拉透露 ， 印度血清研究所自1月初获紧急授权后 ， 在两个月内共向51个国家分发了9000万剂疫苗 ， 这已经打破了该研究所的生产纪录 。 但面对全球数十亿人的需求 ， 这还远远不够 。
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