NC State生物加工科學(xué)教授、該論文的通訊作者John Sheppard說(shuō)：“NIR技術(shù)比目前用于測(cè)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(cè)量病毒濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法則是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，可能需要至少一小時(shí)或更長(zhǎng)的時(shí)間。”

“快速獲取數(shù)據(jù)對(duì)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(zhǎng)的培養(yǎng)策略;還可以更快地檢測(cè)出潛在問(wèn)題，甚至可以使檢測(cè)過(guò)程部分自動(dòng)化。”

目前，多數(shù)流感疫苗的生產(chǎn)都是通過(guò)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(lái)，然而卻存在諸多缺點(diǎn)：(1)蛋類過(guò)敏患者不能使用通過(guò)禽蛋生產(chǎn)的疫苗;(2)由于生長(zhǎng)周期漫長(zhǎng)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(wú)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(duì)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(shuō)：“基于細(xì)胞培養(yǎng)方法生產(chǎn)的疫苗突變更少，過(guò)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(jiǎn)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。”

然而，在檢驗(yàn)NIR光譜技術(shù)測(cè)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(cè)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方法非常不準(zhǔn)確，以至于根本無(wú)法用于驗(yàn)證NIR技術(shù)。

Sheppard說(shuō)：“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(cè)方法，顯然這種檢測(cè)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(píng)估NIR光譜技術(shù)的準(zhǔn)確性，且結(jié)果是樂(lè)觀的。”

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(cè)量準(zhǔn)確性還是受到了影響。

Sheppard說(shuō)：“這僅僅是概念驗(yàn)證。我們希望整合更多的數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)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(duì)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。