|
HOW
LONG DOES IT TAKE TO MAKE VACCINES?
In
this post, we focus on how long it takes to develop and manufacture vaccines
– particularly those designed to protect against COVID-19.
To
address those questions, we spoke with Jennifer
Pancorbo, director
of industry programs and research at NC State’s Biomanufacturing
Training and Education Center. Pancorbo is an expert in vaccine
manufacturing, with particular expertise in viral vector vaccine development and
production processes.
This
post is part of a series of
Q&As in
which NC State experts address questions about the vaccines on issues
ranging from safety to manufacturing to how the vaccines will be distributed.
The Abstract: How long does it
take to make vaccines?
Jennifer Pancorbo: There are two
ways to interpret this question. Do you mean actually manufacturing a vaccine
that is already created? Or do you mean designing a new vaccine?
Developing a new vaccine from scratch takes considerable time.
It depends a lot on how much information is available about the disease
itself, how the disease infects people and spreads, and so on. But it
traditionally has taken 5-10 years to get a new vaccine. That makes it truly
amazing that we already have one authorized vaccine for COVID-19, and are
evaluating stage 3 clinical trial data on others. It speaks volumes about the
efforts put into pandemic preparedness and response.
As for actual manufacturing time, that can be affected by the
type of vaccine being made – though this isn’t really relevant for COVID-19,
since all of the vaccines being considered for COVID-19 take about the same
amount of time to manufacture.
If we are talking about a vaccine that has already been tested
and approved, we could generalize and say that one batch of vaccine,
consisting of a couple thousand doses, may take 2-6 weeks to go from starting
with raw materials to being a completed vaccine in a vial or syringe.
TA: What types of
vaccines are the most promising COVID-19 vaccine candidates?
Pancorbo: mRNA and
adenovirus vaccines seem to be the most promising candidates at this time.
Those two production systems lend themselves well to rapid design and that is
probably why those candidates are coming out first.
We may or may not see a candidate vaccine made with a more
traditional technology in the future. It is hard to tell, and may depend a
lot on how the initial vaccines work and how much room is left in the market
for a different candidate.
TA: How long does it
take to make conventional vaccines? And why does it take so long?
Pancorbo: Again there are
two angles here.
First, from the stand point of design, it takes a while to
understand the disease, its path of infection and spread, in order to find a
way to stop it. Also, once an idea to alert the immune system of the invader
is conceived, then you need to test the candidate to make sure the conceptual
idea works. Once that is acceptable, then you need to establish a manufacturing
process that lends itself to large scale production… all those steps take
time.
Second, from the stand point of manufacturing, most vaccines
are biologicals – meaning they are produced with help from a microorganism.
And that means you need time for the microorganisms to grow and get the job
done. Here’s a general overview of the process:
To produce a vaccine using a biological system, you first
select a suitable host. This is typically a well-known organism like bacteria
or yeast. Then the genetic material of the host is engineered to provide
instructions for the expression of the desired vaccine. In other words, you
engineer the organism to make the vaccine for you. The newly engineered
organism is then grown in sufficient quantities to be used for production
purposes. Once expression is completed by the organism, our vaccine is
separated from everything else the organisms produce using operations like
filtration. The last step is to mix the purified vaccine with the excipients
–or those other components that add stability to the vaccine and allow us to
safely transport and store it. The formulated vaccine is then filled into
multi-dose vials or single-use syringes for administration.
And there is one more thing, once all the above is completed,
then each batch produced must be tested for identity, purity and potency to
make sure everyone receives a quality product. As you can imagine, all that
takes weeks per batch.
TA: And how long
does it take to make mRNA vaccines?
Pancorbo: I am not sure
anyone knows this accurately at this point, since no mRNA vaccine has been
manufactured before at any scale close to what will be required for COVID-19.
I am going to dare say that it will take at least a couple of weeks per
batch.
[Editor’s
note: Pancorbo followed up
with us after this post was first published to offer some additional insight
into the manufacturing process for mRNA vaccines, including the Pfizer and
Moderna vaccines. We’ve inserted that information as the following paragraph.]
These vaccines, both Pfizer and Moderna’s, start with making a
template. (The template itself is made with help from an organism and needs
to be purified prior to use.) The template is then used to create the naked
mRNA that constitutes the main vaccine ingredient. The naked mRNA is purified
and packed into small spheres made of very specific types of fat. These
spheres are called liposomes, and they are then formulated, filled into
multi-dose vials and made ready for distribution.
TA: What about
adenovirus vaccines?
Pancorbo: Again, we don’t
have an adenovirus vaccine in the market, so my response is the same as what
I said about mRNA vaccines.
TA: How long will it
take manufacturers to scale up production once a vaccine has been approved by
the FDA?
Pancorbo: Most of the
companies you hear about on TV have already started doing this “at risk,” so
they can manage demand.
Once
you find a device that works you cannot really go to your local grocery store
to get one.
At-risk manufacturing means you don’t have approval, or you
don’t know if the vaccine is going to work, but to reduce or eliminate
waiting time to get to the market, you move forward with scale up,
construction, manufacturing, etc. The risk is that the investment will not be
returned if the vaccine is ineffective or if it is not approved.
It may take several years to scale up a production process
like this to the levels required for COVID-19. It involves testing production
in a larger vessel. Testing the purification equipment in a larger footprint
– and this may get tricky as making soup for four people is not the same as
making soup for 100 people. Another bottleneck is equipment and raw material
availability. Once you find a device that works you cannot really go to your
local grocery store to get one. The same is true for the basic raw materials
and supplies – both need time to react to the larger demand.
TA: How much vaccine
manufacturing takes place in the U.S.? Do we rely on importing vaccines, or
do we have the capacity to make our own?
Pancorbo: Not much vaccine
manufacturing takes place in the U.S., really. Traditionally, vaccines were
manufactured in other places around the world. After the 2009 flu pandemic
our government put a considerable investment into increasing vaccine
manufacturing in the U.S., but the larger manufacturers – like Sanofi – are
headquartered outside our borders.
TA: How long do you
think it will take manufacturers to make enough vaccine to reach everyone who
can be vaccinated?
Pancorbo: I would think it
will take until late 2021 or mid-2022 to see a significant amount of the
population vaccinated.
TA: Will you get the
vaccine once it’s available?
Pancorbo: Yes. The
approval process followed by FDA is very thorough and trustworthy. And,
particularly for COVID-19, a lot of information about the vaccine candidates
has been made public from early on, which gives me an additional confidence
in the process.
|
PHẢI
MẤT BAO LÂU MỚI BÀO CHẾ ĐƯỢC THUỐC CHỦNG NGỪA?
Trong bài nầy,
chúng tôi khu biệt vào câu hỏi: phải mất bao lâu mới phát triển và bào chế được
các thuốc chủng ngừa—đặc biệt thuốc chủng ngừa phòng tránh COVID-19.
Để giải đáp các câu
hỏi trên, chúng tôi trao đổi với Bà Jennifer Pancorbo, giám đốc kế hoạch và
nghiên cứu công nghệ tại Trung Tâm Giáo Dục và Đào Tạo Bào Chế Sinh Học thuộc
Đại Học Tiểu Bang North Carolina. Bà Pancorbo
là một chuyên viên về bào chế thuốc chủng ngừa, với chuyên môn về các tiến
trình phát triển và sản xuất thuốc chủng ngừa véc-tơ vi-rút.
Bài nầy là một phần
trong loạt Vấn&Đáp, trong đó các chuyên viên giải đáp những câu hỏi về
thuốc chủng ngừa liên quan đến các giải pháp từ tính chất an toàn đến việc
bào chế và việc phân phối thuốc chủng ngừa ra sao.
1. Phải mất bao lâu mới bào chế được thuốc chủng
ngừa?
Câu hỏi nầy có thể
giải thích theo hai cách. Có phải bạn
muốn hỏi về riêng việc bào chế một thuốc chủng ngừa đã có sẵn? Hay bạn muốn nói về dự án sản xuất ra một
thuốc chủng ngừa mới?
Phát triển một thuốc chủng ngừa từ khởi
điểm tốt khá nhiều thời gian. Tùy rất
nhiều vào số lương thông tin sẵn có về chính loại bịnh, bịnh đó lây lan và
nhiễm vào con người ra sao và đại loại như thế. Tuy nhiên, theo thông lệ, cần thời gian từ
5 đến 10 năm mới có được một thuốc chủng ngừa mới. Thật kỳ diệu khi chúng ta đã có một thuốc
chủng ngừa COVID-19 được chuẩn nhận và đang lượng định các dữ liệu thuộc giai
đoạn thử nghiệm lâm sàng giai đoạn III đối với một số thuốc chủng ngừa
khác. Điều nầy chứng minh hùng hồn về
nỗ lực dành cho tình trạng sắp sẵn và phản ứng trước cơn đại dịch.
Nói riêng về thời
gian thực thụ dành cho việc bào chế, có thể tùy vào loại thuốc chủng ngừa
đang sản xuất—mặc dầu điều nầy không thực sự liên quan tới COVID-19, bởi vì tất
cả các thuốc chủng ngừa được cân nhắc sử dụng cho COVID-19 cũng đều cần một
lượng thời gian tương đương để bao chế.
Nếu nói về một loại
thuốc chủng ngừa đã được thử nghiệm và phê chuẩn, chúng ta có thể nói khái
quát là để sản xuất một mẻ thuốc chủng ngừa khoảng đôi ba ngàn liều, tính từ
khởi đầu với nguyên liệu thô cho tới khi trở thành thuốc chủng ngừa đầy đủ
trong hủ hay ống tiêm thì phải cần từ 2 đến 6 tuần.
2. Những
loại thuốc chủng ngừa nào là ứng viên đầy hứa hẹn nhứt để trở thành thuốc chủng
ngừa COVID-19?
Thuốc chủng ngừa
mRNA và thuốc chủng ngừa
vi-rút adeno
được coi như ứng viên sáng giá nhứt vào thời điểm nầy. Hai hệ thống sản xuất đó vận dụng hữu hiệu kế
hoạch cấp tốc nên có lẽ vì thế hai ứng viên đó xuất hiện trước nhứt.
Trong tương lai, chúng
ta có thể mà cũng không có thể thấy được một ứng viên thuốc chủng ngừa nào
bào chế theo kỹ thuật truyền thống hơn.
Thật khó mà nói, bởi vì còn tùy thuộc vào tác dụng của các thuốc chủng
ngừa tiên khởi và liệu có còn chỗ trong thị trường cho một ứng viên thuốc chủng
ngừa khác hay không.
3. Phải mất bao lâu để bào chế các thuốc chủng
ngừa quy ước? Tại sao lại lâu quá như vậy?
Một lần nữa, có hai
góc độ trong vấn đề nầy.
Thứ nhứt, xét theo
quan điểm dự án, cần phải có một thời gian tìm hiểu loại bịnh tật đó và đường
hướng lây nhiễm của nó để tìm cách ngăn chặn.
Cũng vậy, một khi đã có ý báo động hệ thống miễn nhiễm về việc đột nhập
của vi-rút, bạn cần phải thử nghiệm ứng viên thuốc chủng ngừa để nắm chắc là
ý tưởng vừa nói có giá trị. Sau khi việc
thử nghiệm được chấp nhận, bạn cần thành lập một tiến trình bào chế có khả
năng tiến đến việc sản xuất theo quy mô lớn…tất cả các bước vừa nói đều cần
có thời gian.
Thứ hai, xét theo
quan điểm bào chế, đa số các thuốc chủng ngừa đều mang tính sinh học—tức là để
chế tạo ra chúng cần nhờ đến những vi sinh vật. Như vậy có nghĩa là bạn cần có thời gian để
nuôi cấy các vi sinh vật rồi mới hoàn tất được công việc. Đây là một bảng quan sát tổng quát về tiến
trình vừa nói:
Để sản xuất một thuốc
chủng ngừa có sử dụng hệ thống sinh học, trước tiên bạn chọn lọc một vật chủ
thích hợp. Vật chủ nầy theo thông lệ sẽ là một tế bào
đã được nhận biết rõ chẳng hạn như các vi khuẩn hay men. Kế đến, chất liệu gien của vật chủ được điều
hướng để cung cấp các chỉ dẫn cho việc mô tả loại thuốc chủng ngừa muốn tìm
kiếm. Nói cách khác, bạn điều hướng tế
bào nói trên để làm ra thuốc chủng ngừa cho bạn. Sau đó, đem nuôi cấy tế bào vừa mới được điều
hướng đó cho đủ số lượng để dung vào mục đích sản xuất. Khi việc mô tả đã được tế bào nói trên hoàn
tất, thuốc chủng ngừa của chúng ta được tách biệt ra khỏi mọi tạp chất khác
do tế bào tạo ra nhờ các công đoạn như lọc sạch chẳng hạn. Bước sau cùng là pha trộn thuốc chủng ngừa
đã được tinh luyện với các tá dược—hay là các thành tố khác để giúp cho thuốc
chủng ngừa thêm ổn định cũng việc vận chuyển và lưu trữ được an toàn. Bây giờ sẽ bơm thuốc chủng ngừa đã được định
thức vào các loại hũ dùng cho một hay nhiều lần tiêm để sử dụng.
Và còn thêm một điều
nầy nữa: sau khi tất cả mọi bước kể trên đã hoàn tất, mỗi một lứa thuốc chủng
ngừa sản xuất ra phải được xét nghiệm về danh tính, tính tinh khiết và tính hữu
hiệu để nắm chắc là mọi người đều nhận được một sản phẩm có phẩm chất. Như bạn có thể hình dung, phải mất nhiều tuần
lễ để mỗi lứa thông qua tất cả mọi giai đoạn vừa nói.
4. Vậy phải mất bao lâu mới làm ra được thuốc
chủng ngừa mRNA?
Tính cho tới thời
điểm hiện tại, tôi không chắc là có ai đó biết chính xác về vấn đề nầy không,
bởi vì từ trước tới giờ chưa từng có thuốc chủng ngừa mRNA nào được bào chế đạt
đến một mức độ nào đó gần sát với những gì sẽ đòi buộc đối với COVID-19. Tôi dám nói là chí ít phải mất hai tuần để
làm ra một lứa.
[Ghi chú của biên tập viên: sau khi bài nầy được đăng lên lần đầu tiên, Bà
Pancorbo còn gởi thêm cho chúng tôi phần giảng giải sáng tỏ về tiến trình bào
chế thuốc chủng ngừa mRNA, bao gồm các thuốc chủng ngừa Pfizer và
Moderna. Chúng tôi đã chèn thêm thông
tin đó vào trong đoạn tiếp sau đây.]
Các thuốc chủng ngừa
nầy, cả Pfizer lẫn Moderna, đều bắt đầu bằng việc làm ra một bản mẫu. (Chính bản mẫu đó được bào chế nhờ một tế
bào và cần được tinh luyện trước lúc sử dụng.) Kế đến, bản mẫu được dùng để tạo ra mRNA
nguyên trạng: đây là thành tố chính yếu của thuốc chủng ngừa. Sau đó, mRNA nguyên trạng được tinh luyện
và đóng gói vào những túi hình cầu làm bằng các loại chất béo rất loại biệt. Những túi hình cầu nầy gọi là các liposomes,
được định thức, rồi bơm đầy vào các hũ dùng cho nhiều liều để sẵn sàng đem đi
phân phối.
5. Vậy thuốc chủng ngừa vi-rút adeno thì sao?
Một lần nữa xin được
nhắc lại, chúng ta không có thuốc chủng ngừa vi-rút adeno trên thị trường. Do đó, câu trả lời của tôi cũng giống y như
điều tôi đã nói về thuốc chủng ngừa mRNA.
6. Còn bao lâu nữa các nhà bào chế sẽ sản xuất
kịp sau khi một thuốc chủng ngừa nào đó được cơ quan FDA phê chuẩn?
Hầu hết các công ty
bạn nghe bàn tán trên truyền hình đều đã bắt đầu ra tay làm cái công việc “liều
mạng” đó rồi đấy, với mục đích thao túng mức cầu.
Bào chế liều mạng
có nghĩa là bạn không có phép phê chuẩn, hoặc bạn không biết liệu thuốc chủng
ngừa có hiệu nghiệm hay không, nhưng chỉ vì bạn muốn rút ngắn hay loại bỏ thời
gian chờ đợi để xông ra thị trường với bước tiến thần tốc, xây dựng nhà xưởng,
cơ sở sản xuất…vân vân. Liều mạng còn
có nghĩa là bạn sẽ không thu hồi được vốn liếng đầu tư nếu như thuốc chủng ngừa
vô dụng hoặc không được phê chuẩn.
Có thể phải mất nhiều
năm nữa mới đạt tới một tiến trình bào chế thần tốc như trên mà vẫn đáp ứng
được những mức độ đòi buộc cho COVID-19. Điều nầy bao gồm việc thử nghiệm sản phẩm
trong một bể chứa lớn hơn, kiểm định các thiết bị tinh luyện trong một mặt bằng
cơ sở rộng lớn hơn—thực hiện
công việc nầy cũng gian nan như thể nấu nồi canh cho 4 người ăn thì hoàn toàn
không giống như nấu cho 100 người. Một
chuyện hóc búa nữa là liệu có tìm ra được thiết bị và chất liệu thô hay
không. Không phải cứ thấy một thiết bị nào đó hữu dụng là bạn có thể tới tiệm
tạp hóa gần nhà mua một cái về mà dùng. Đây cũng chính là tình trạng của chất liệu
thô căn bản và các thiết bị. Cả hai thứ
đều cần có thời gian để đáp ứng theo nhu cầu rộng lớn hơn.
7. Số lượng bào chế thuốc chủng ngừa tại Hoa Kỳ
là bao nhiêu? Chúng ta có cần nhờ đến
việc nhập thuốc chủng ngừa hay chúng ta đủ khả năng tự cung ứng?
Không phải nhiều thuốc chủng ngừa đều được
bào chế tại Hoa Kỳ. Theo thông lệ, các
thuốc chủng ngừa được bào chế tại nhiều nơi khác trên khắp thế giới. Sau cơn đại dịch cúm 2009, chính phủ chúng
ta đã đầu tư đáng kể để gia tăng việc bào chế thuốc chủng ngừa ngay tại Hoa Kỳ. Nhưng các nhà bào chế lớn hơn đều đặt trụ sở
bên ngoài biên giới chúng ta.
8. Theo bà thì còn mất bao lâu nữa các nhà bào
chế sẽ sản xuất đủ thuốc để ai nấy đều có thể được chủng ngừa?
Tôi thiết nghĩ phải
chờ cho đến cuối năm 2021 và giữa năm 2022 mới thấy một số lượng đáng kể
trong dân chúng được chủng ngừa.
9. Khi nào thuốc đã sẵn sàng, bà sẽ chủng ngừa
chứ?
Vâng. Tiến trình phê huẩn do FDA áp dụng rất kỹ
lưỡng và đáng tín nhiệm. Và nói riêng
đối với COVID-19, nhiều thông tin về các ứng viên thuốc chủng ngừa đã được
công khai liên tục ngay từ đầu khiến tôi càng thêm tin tưởng tiến trình ấy.
|
