论疫苗工艺的十年飞跃

2012年，《生物技术与生物工程》（Josefsberg & Buckland, 2012）刊载了一篇题为《疫苗工艺技术》的综述，深入探讨了用于预防人类多种传染病的疫苗制造技术。又一个十年弹指匆匆过，该领域再次取得显著进展，其中部分得益于用于研发安全有效COVID-19疫苗的资源大幅增加。这一努力成果显著，即引入了新的疫苗平台，特别是信使RNA（mRNA）和复制缺陷型腺病毒，而非依赖蛋白质抗原的传统方法。

现如今，基于DNA和RNA的疫苗已取得了重大突破。这些疫苗本身不含目标抗原，而是携带指令，指导接种者自身的细胞产生抗原。病毒载体和mRNA脂质纳米颗粒（LNP）疫苗即属于此类。自2012年以来，已有十种新的病毒载体疫苗和两种mRNA-LNP疫苗获得批准（表1）。

自2012年的综述发表以来，还有许多其他重要疫苗也相继获得批准。例如，Flucelvax®是首款采用细胞培养技术生产的季节性流感疫苗，于2012年引入美国。Flucelvax工艺使用悬浮MDCK细胞培养作为病毒繁殖的基质，而非传统的鸡蛋培养。该疫苗于2007年首次在欧洲获批，名为OptaFlu。

随后，美国食品药品监督管理局（FDA）于2013年批准了Flublok®，这是一种利用杆状病毒表达系统生产的昆虫培养重组流感疫苗。该疫苗于2016年从三价改为四价，并于2020年获得欧洲药品管理局（EMA）的批准。Flublok®通过重组表达与选定菌株完全匹配的血凝素（HA）蛋白，避免了因病毒适应鸡蛋或细胞培养而导致的抗原漂移问题。

表 1 病毒载体疫苗（McCann 等人，2022 ）

缩写：EMA，欧洲药品管理局；FDA，食品药品管理局；MVA，改良安卡拉痘苗；WHO，世界卫生组织

同年，FDA批准了的Heplisav-B乙肝疫苗，该疫苗含有新型胞嘧啶磷酸鸟苷 (CpG) 1018® 佐剂和重组蛋白亚单位抗原。该产品于2019年在欧洲获批。CpG 1018® 佐剂是一种修饰骨架寡核苷酸，能够模拟细菌和病毒DNA，从而刺激先天免疫系统 。

2019年，FDA批准了JYNNEOS® ，这是一种适用于18岁及以上高感染风险成年人的天花和猴痘疫苗。JYNNEOS®为活疫苗，由MVA-BN毒株生产，这是一种减毒、非复制性正痘病毒。MVA-BN在悬浮于无血清培养基中的原代CEF细胞中生长，随后通过包括苯并酶消化在内的多个切向流过滤 (TFF) 步骤进行收获、纯化和浓缩。为增加疫苗供应，FDA于2022年8月发布了JYNNEOS®的紧急使用授权 (EUA)，允许向18岁以下个人皮下 (s.c.) 给药 (0.5 毫升) 和向18岁及以上个人皮内 (i.d.) 给药 (0.1 毫升)。

2020年，世界卫生组织 (WHO) 将nOPV2疫苗列入紧急使用清单 (EUL)，作为全球根除脊髓灰质炎战略的一部分 (World Health Organization, 2020b)。该疫苗采用改良的Sabin毒株 (nOPV2毒株S2/cre5/S15domV/rec1/hifi3) 减毒活脊髓灰质炎病毒2型，在源自非洲绿猴肾脏的Vero细胞中制备。为降低疫苗衍生脊髓灰质炎的发病率，该疫苗通过对亲本基因组进行五项修改，影响域V、cre元素和RNA依赖性RNA聚合酶，提高了遗传稳定性并降低了重组率 。

同年，WHO对首款Sabin灭活脊髓灰质炎疫苗 (sIPV，注射，LG Chem) 进行了预认证 (World Health Organization, 2020a)。该疫苗采用微载体上的Vero细胞生产，生产过程中不使用野生型病毒，从而降低了逆转录突变的风险。细胞生长培养基也从含血清培养基改为无动物成分 (ACF) 培养基，在病毒灭活前增加了渗滤步骤，并使用重组胰蛋白酶。

2022年9月13日，美国加入了符合世卫组织循环疫苗衍生脊髓灰质炎病毒 (cVDPV) 标准的30个国家的行列。

2020 年初， COVID-19 疫情爆发后不久，全球 200 多种候选疫苗中的第一种进入临床试验阶段（麦吉尔大学感染与免疫跨学科计划 [MI4]，2022 年）。到同年 12 月，监管机构授予了首批 EUA。 2023 年 3 月，已接种了超过 130 亿剂 COVID-19 疫苗（Holder，2023 年）。

据估计，仅在 2021 年，新疫苗就挽救了 1400 多万人的生命（Watson 等人，2022 年）。许多因素促成了疫苗开发的加速，包括对新模式（mRNA 和复制缺陷型腺病毒）的预先投资以及政府对临床研究的大量资助。约 40% 的剂量为之前确定的全病毒灭活类型，其余剂量则平均分为两种类型：mRNA‐LNP 和腺病毒载体（世界卫生组织，2023 年）（表 2）。从化学、制造和控制 (CMC) 的角度来看，为应对疫情，疫苗制造和分析也取得了重大进展，缩短了从证明有效性到广泛提供疫苗剂量的时间线——支持将生产规模从每年数百万剂扩大到数十亿剂。制造规模和效率的变化需要复杂的分析表征能力。

表 2 排名前 10 位的 COVID-19 疫苗（数据来自世界卫生组织，截至 2022 年 11 月 1 日）

缩写：ds，双链；IM，肌肉内；LNP，脂质纳米颗粒；ss，单链

近期，Biotechnology and Bioengineering期刊发表了一项综述，描述了过去 10 年中取得的技术进步，这些进步使得开发和生产用于预防各种人类传染病的新型疫苗成为可能。其中一些进步，特别是在 mRNA 和病毒载体递送方面的进步，也适用于新兴的治疗性癌症疫苗领域。本综述涵盖整个疫苗制造过程，从细胞培养和无细胞系统到配方、纯化、稳定性、分析和监管环境的变化。

https://doi.org/10.1002/bit.28703

十年来，细胞培养越来越多地用于表达疫苗制造所需的抗原（图 1）。病毒表达可以在贴壁细胞系或悬浮适应细胞系中实现。

图 1 基于细胞的病毒疫苗制造概要图

从历史角度来看，由于对安全问题的考虑，疫苗生产中细胞系的选择一直受到严格限制。随着科技的进步，更多的细胞系选择逐渐涌现，特别是连续细胞系的使用；这一发展趋势在Knott等人（2023年）的研究中得到了详细总结。

一个基于粘附细胞系的疫苗实例是重组水泡性口炎病毒（rVSV）埃博拉疫苗，即rVSV ΔG ‐ ZEBOV ‐GP（V920，商品名为ERVEBO®），该疫苗最初被设计并描述为一种抗生物恐怖袭击的药物。该疫苗使用的是缺失了VSV包膜糖蛋白的rVSV印第安纳毒株，并替换了扎伊尔埃博拉病毒（ZEBOV）Kikwit 1995毒株的表面糖蛋白，其在Vero细胞中进行生产。

近期的技术创新还包括开发了单位体积表面积极大的单次使用生物反应器（SUB）：如Dohogne及其同事（2019年）所描述的生物反应器。此外，Drugmand等人在2020年描述的固定床反应器结合了强化连续和自动化一次性生物加工方法。脊髓灰质炎疫苗的例子则展示了上游加工、下游加工和灭活过程的整合。

疫苗细胞培养技术广泛应用于悬浮培养，涵盖了使用昆虫细胞（如Sf9）和宿主细胞（如Vero和PER.C6）进行蛋白质生产的各个方面。CHO细胞培养技术的进步同样为疫苗制造带来了新的可能性。

行业已从传统的大型不锈钢生物反应器转向更为灵活的小型SUB，例如CHO细胞表达的SARS-CoV-2 Sclamp疫苗，其在2-8°C下保持稳定，并能有效引发中和抗体和T细胞反应。CHO细胞表达的VZV截短糖蛋白E则是Shingrix疫苗的核心成分。疫苗细胞培养技术与抗体生产技术在诸多方面相似。

在COVID-19大流行期间，牛津大学的研究人员主导了开发有效疫苗的探索，他们采用了基于复制缺陷型腺病毒的平台来传递刺突蛋白。2022年的ECI会议上详细阐述了该平台的规模化应用——该平台通过悬浮细胞培养表达复制缺陷型腺病毒，以传递冠状病毒刺突蛋白，具备可扩展性，并由阿斯利康成功转移至多个生产基地，从而在约18个月内供应了超过10亿剂COVID-19疫苗。

传统微生物发酵平台在疫苗制造中不可或缺，例如，HPV疫苗采用酿酒酵母表达L1蛋白，而HBV疫苗则利用酿酒酵母或毕赤酵母表达表面抗原。DNA质粒疫苗通常由大肠杆菌发酵制成，而肺炎球菌结合疫苗则结合了肺炎链球菌的CSP和白喉CRM197蛋白。一些疫苗从减毒活病毒疫苗演变为重组蛋白疫苗。

近年来，基于Thermothelomyces heterothallica（C1）真菌的新平台显著提升了产量和成本效益，如COVID-19候选疫苗的RBD成分。麻省理工学院开发的毕赤酵母平台实现了自动化生产，正应用于轮状病毒三价候选疫苗。

蛋白质抗原的技术挑战包括可重复制造和暴露关键表位，尤其在基于病毒样颗粒（VLP）的疫苗中，复杂的分析能力至关重要。在mRNA疫苗生产中，大肠杆菌发酵是生产质粒DNA（pDNA）的主要方法，尽管无细胞合成技术不断进步，但其成本效益仍不及微生物生产。pDNA在体外转录（IVT）中用量虽少，但需要大量重复元件，菌株选择需考虑pDNA保真度。新方法通过将关键酶插入大肠杆菌中，简化了结合疫苗的制造过程。

自从小规模生产普及以来，发酵设备经历了自动化和复杂化的发展，但受限于高成本和大型生产基地有限。近年来，一次性使用生物反应器（SUB）因其灵活性和减少清洁需求而受到重视，只是在疫苗制造中受限于3000L的规模。纯化流程也逐渐采用一次性选项。

看得出，疫苗制造商正努力确保供应链的多样性。行业正推动标准化和可持续性，包括建立回收和循环经济策略。

疫苗的 IVT（包括蛋白质疫苗、RNA 疫苗和 VLP），已成为一种简约而不简单的方法，可加速疫苗工艺开发和生产。无细胞 IVT 始于线性化的 DNA 模板，用于在 T7 RNA 聚合酶的控制下转录复制子 RNA（图 2）。

图 2 用于 RNA 生产的无细胞 IVT 反应

典型反应从 2–5 mL 开始，用于优化筛选（2–10 mg），10–15 mL IVT 用于动物研究（25–50 mg），5–20 L 用于临床研究（10–50 g），最多 50–200 L 用于商业生产（125–500 g）。

IVT，体外转录

IVT 反应在几个小时内完成，生成 3-5 mg/mL 的产物，例如 RNA。对于 RNA 疫苗，可以通过在 IVT 反应中补充 m7GppG 帽结构类似物并保持帽分子相对于 RNA 序列第一个核苷酸（GTP）的高摩尔比来对 RNA 复制子的 5′ 端进行加帽（图 3）。

图 3 通过体外转录 (IVT) 获得的 mRNA 结构

加帽技术中，CleanCap 试剂已商业化用于共转录加帽，而封端酶 (VCC) 则通过第二个酶促反应实现更高效率的封端（100%），但共转录封端更快。IVT 结束后，使用 DNAase I 降解模板并加入 EDTA 稳定 RNA。RNA 纯度影响翻译效率和免疫反应，去除杂质如 dsRNA 可显著提高蛋白质表达。TFF 技术用于 RNA 纯化，纯度和产率均高，且可与色谱法结合去除 dsRNA。RNA 生产可通过无 RNAase 系统放大（图2）。

简化的 RNA 制造工艺可快速开发疫苗：例如，SARS-CoV-2 疫苗从 DNA 模板到首次人体试验仅用了 42 天。IVT RNA 候选疫苗的商业化上市时间也可缩短至不到 2 年。商业设施可以小 2-3 个数量级，建造时间减半，前期资本成本为二十分之一（Kis 等人，2021 年）。10 亿剂疫苗可以在价值 2000 万美元的低成本设施中生产。通过使用封闭式处理，可以在较低等级的洁净室设施中进行生产，从而进一步降低设施成本。虽然消除了较高等级的洁净室要求可以节省能源和资本成本，但试剂成本在 IVT 工艺的经济性中占主导地位，占商品制造成本的 96%（COG；表 3）。

表 3 生产 10 亿剂 mRNA IVT 生产的技术经济评估a

缩写：COG，商品成本；IVT，体外转录；mRNA，信使 RNA；sa-mRNA，自扩增 mRNA。

a 假设：一个生物反应器的反应输出为 5 g/L RNA IVT，产量为 65%，新设施利用率为 80%，活动持续时间为 12 个月。成本不包括交付封装。COG 显示的范围涵盖了封盖类型和酶采购供应方法

良好生产规范 (GMP) 的材料和试剂供应是一个限制因素 ，尤其是在确保酶试剂为 ACF 和 GMP 级的情况下增加了复杂性。最大程度地减少试剂使用的 IVT 后封盖、集成连续处理等方法非常重要，可以加快反应速率并实现试剂重复使用。

自动化 RNA 生产系统也正在开发中，其 IVT 反应与机器人操作下的纯化步骤集成在一个封闭系统中。同样，微流体系统已将 RNA 集成到 LNP 生产中，用于个性化疫苗方法 (Nath，2022)（图 4）。如今，台式系统可用于简化发现构建工作流程，因为寡聚体以 10µg 的规模组装成全长 DNA 或 mRNA 序列，而无需 pDNA 模板。未来，台式核苷酸制造系统将成为可能。

图 4 脂质纳米颗粒组装工作流程

RNA治疗领域正在不断扩展，自扩增mRNA（sa-mRNA）和反式扩增mRNA（taRNA）因其高抗原表达和低剂量需求而受到关注。共价闭合环状RNA（circRNA）展示了蛋白质连续翻译的可行性，其稳定的闭环结构提高了稳定性和半衰期。计算机分子设计和人工智能工具将优化分子特性，同时改进生产工艺，如降低IVT Mg2+水平和使用热稳定性T7 RNA聚合酶，以提高产量和纯度。

除了 RNA，无细胞制造已被证明可用于各种疫苗类型，包括亚单位、结合物、VLP 和膜增强疫苗。这些示例主要使用大肠杆菌的裂解物系统，虽使用了多种来源，包括 CHO、小麦胚芽和烟草。市售试剂盒提供了快速的方法来创建用于发现和工艺开发的材料，并且已证明可以扩大规模以支持临床制造 。

最近的一项研究应用无细胞表达技术成功生产了与当前护理标准相当的下一代24价肺炎球菌结合疫苗。无细胞平台表达了增强的载体 CRM 蛋白序列，其中包含多种非天然氨基酸。它们位于主要 T 细胞表位的外部，因此可以进行位点特异性共价结合，并有可能提高血清型覆盖率。由于翻译后修饰、细菌来源系统的免疫原性问题、二硫键折叠复杂性以及扩大规模所需的试剂成本等挑战，无细胞疫苗生产的广泛采用仍然受到限制。

随着基于哺乳动物的裂解物系统和连续处理系统的应用进展，这些情况预计将在未来10年内得到改善。

在过去的十年中，疫苗的纯化工艺已从复杂的工作流程逐步演变为更为标准化和强化的方法。图5对此进行了总结。这一转变不仅降低了成本和剂量，同时显著提升了产量和生产效率。

正如近期综述所指出的，通过离心、深层过滤、细胞裂解和过滤等步骤，细胞收获的纯化技术得到了持续改进。

膜设计的进步推动了从离心到深层过滤，或两者结合的转变——随着膜设计的不断进步，病毒产品的无菌过滤技术也得到了持续优化。

图 5 疫苗生产流程

包括传统工艺流程在内的工艺类型与强化/集成的未来方法进行了比较

亲和捕获色谱技术的进步显著简化了病毒处理的工作流程，减少了单元操作数量，提高了特异性和杂质清除能力。通过从头工程配体设计和市售来源（如骆驼科动物单链结构域），亲和配体的设计不断改进，适用于多种病毒（如AAV9）和RNA（如oligo dT配体）的捕获。多柱处理和逆流色谱技术的结合进一步提高了生产率和纯化效率，如腺病毒和甲型流感病毒的纯化案例所示。

从传统的基于树脂珠的分离到膜和整体式的对流格式（图 6）的过渡继续也更加广泛。树脂珠的扩散限制（其中较大的病毒颗粒难以进入珠内的配体）通过对流传输膜（包括微孔水凝胶纳米纤维和整体式格式的较大孔径和更高流速的优势克服了这一限制。这些已成功应用于一系列疫苗产品，典型回收率为 60%–90%，杂质结合率极低，包括 99% 的 HCP 和残留 DNA（resDNA）去除率和 5-log 内毒素减少率（Zhao 等人，2019 年）。去除的杂质包括病毒、噬菌体、细胞外囊泡、pDNA 和 RNA 。近期的IEX 整体式纯化风疹病毒悬浮液仅需 1 小时，而使用树脂珠则需要 10 小时以上，证明了整体式处理的效率

图 6 色谱的扩展格式

（左图）树脂珠。功能配体内化在树脂介质的孔内；这种格式以缓慢的扩散传质为主，从而产生缓慢或较低的分辨率过程，对大分子具有显着的尺寸排阻效应。湍流发生在具有涡流的树脂与剪切应力升高且产量较低的区域之间。

（中间面板）膜技术，其功能基团固定在膜表面。宽孔径允许高流速并最大限度地减少尺寸排阻效应。

（右图）单片格式支持具有功能化大孔或大孔和中孔的互连通道。大直径通道提供对流质量传输并实现支持快速处理的不依赖流动的分辨率和容量。层流为生物制剂和疫苗提供低剪切应力和更高的产量

对强化工艺和增加上游表达滴度的追求重新引起了人们对非色谱方法的兴趣，如沉淀、水相双相萃取 (ATPE) 和结晶等。无色谱工艺有可能将 COG 降低 20%-30%，并且更适合连续处理。使用统计实验设计减少了优化条件的复杂负担，以最大限度地提高 pH、温度、电导率和混合物成分中的靶标稳定性和完整性。

聚乙二醇 (PEG) 沉淀技术在疫苗和病毒产品的回收中表现出高效性。例如，使用5% PEG和0.5 M NaCl可以实现甲型肝炎病毒85%的回收率和65%的HCP减少率。核酸酶处理可防止核酸/病毒聚集体的共沉淀。PEG沉淀与TFF结合可捕获沉淀物并去除杂质。连续疫苗沉淀可通过塞流或盘管流反转反应器实现。ATPE的强化涉及混合聚合物和亲液盐溶液，克服了传统提取系统的体积问题。PEG/盐组合物在提取病毒、VLP和细胞外囊泡时表现出70%-99%的回收率。连续模式下使用45% PEG和30%柠檬酸盐混合物可回收99%的HIV VLP并去除73%的DNA，减少缓冲液使用和处理时间。

疫苗结晶作为一种新兴的纯化工具，虽处于起步阶段，但已显示出潜力。例如，非复制性轮状病毒疫苗候选物的结晶实验成功，且抗体结合曲线与结晶前相；连续段塞流结晶技术可用于控制晶体尺寸。这些进展为疫苗的连续生产提供了可能性，但未来仍需研究结晶技术在杂质清除中的效果，以及是否需要结合色谱法、沉淀或两相萃取等方法。

预计在未来十年内，净化工艺将得到进一步强化，并整合到更紧凑的空间中，从而实现更低成本的工艺，以促进全球部署。改进的技术将实现一步色谱法和连续处理，采用单次切向流过滤和可持续的昂贵试剂回收实践，这对RNA疫苗生产尤为关键。支持非色谱工艺（包括结晶）的技术预计将进入临床前开发阶段。所有这些活动都将受益于AI引导的工艺开发机械建模，以及支持自主操作的先进控制策略。

COVID-19疫苗中的mRNA-LNP技术需要全球性的生产和分发网络，关键步骤包括LNP形成和TFF处理以确保稳定性（图4）。这些疫苗效果显著，但其冷冻储存要求增加了成本和分发难度。目前，辉瑞-BioNTech和Moderna的疫苗分别需要在极低温度下保存18个月和9个月。

提高稳定性的方法包括优化脂质成分、缩短mRNA链长、增加GC含量和使用冻干技术。虽然冻干技术能提高热稳定性，但当前全球产能有限，新兴的喷雾冷冻干燥技术可能是未来的解决方案。

应对 COVID-19 的举措还包括重组病毒载体疫苗的重大进展，例如阿斯利康的Vaxzevria®、国药集团的 Covilo®、杨森的 Ad26.COV 2-S、Gamaleya 的 Sputnik V 等。不仅如此，过去10年中，已批准四种埃博拉病毒载体疫苗和一种登革热病毒载体疫苗（表 1）。病毒载体疫苗使用传统的灌装技术，包括混合冷藏液体、冷冻至 −20°C 和冻干。

在制造或配方中使用任何动物源成分都需要采取广泛的预防措施，以防止被病原体污染。白蛋白和明胶长期以来一直是稳定某些特定疫苗的配方成分。

多年来，白蛋白的来源是人类志愿者捐献血浆。2006 年，默克公司获得批准，使用在酿酒酵母中表达的 Recombumin® 重组人白蛋白进行 MMR®II 的上游制造。2019 年，默克公司获得了 EMA和 FDA的批准，该疫苗使用重组人白蛋白作为DP配方赋形剂。白蛋白是 InVitria 公司从大米中提取的Exbumin®。疫苗需要在 −80°C 至 −60°C 下储存和运输，在 2–8°C 下最多可保存 14 天。预计重组白蛋白将在未来用于更多疫苗。

佐剂对于含有佐剂的疫苗的有效性影响深远，并且已有开发和制造的专业领域。目前使用的许多佐剂都被视为知识产权 (IP)。例如葛兰素史克佐剂系统、MF59® (Novartis)、Matrix‐M (Novavax) 等。

目前，FDA和EMA批准的疫苗中最常见的佐剂类型为不溶性铝盐悬浮液（包括无定形羟基磷酸铝硫酸盐、氢氧化铝、磷酸铝和硫酸铝钾）（Facciolà et al., 2022）。这些佐剂已沿用近百年，其基本粒径为数十纳米，形成松散连接的网络，尺寸根据测量方法和剪切条件在1-20 µm之间变化（HogenEsch et al., 2018）。含有铝佐剂的疫苗通常不进行冷冻，因冷冻会导致佐剂粒径增加；然而，若配备足够的稳定剂（如蔗糖）或采用快速冷冻技术，这些疫苗可进行冻干或喷雾冷冻干燥以提升稳定性（Preston & Randolph, 2021）；铝颗粒可能形成难以重新悬浮的沉淀。这是一个需关注的问题。

商业疫苗中还包含其他类型的佐剂，如明尼苏达沙门氏菌脂多糖（MPL、MPLA）的化学修饰脂质部分、含有CpG基序以模拟细菌DNA的合成寡核苷酸（如CpG 1018®）、角鲨烯及皂苷。这些佐剂常以多种组合形式使用，有时吸附于氢氧化铝上，或作为乳液或纳米颗粒的一部分。所有佐剂的共同特点在于粒度，这一属性具有免疫学意义，但其管理在制造和质量控制过程中可能颇具挑战。

在产品配方和工艺开发过程中，需要确定降解途径，以评估制造工艺和产品成分变化对稳定性的影响。

生物制剂最重要的化学降解途径之一是会打开肽键的水解；其他化学降解途径包括脱水和氧化。物理变化包括亚基或疫苗主要形态的聚集和变性（或蛋白质的错误折叠）。这些分子变化会导致产品质量变化，从而导致功能丧失、脱靶免疫原性或其他不良影响。分子的单一变化可能会使其完全失效，具体取决于结构受到影响的位置。

也有些变化不会产生任何影响，因为它们不在与产品活动相关的领域。由于疫苗产品中使用的抗原和佐剂的复杂性，很难理解或预测所有可能的变化及其影响；因此，尽可能减少降解很重要。

疫苗产品中必须控制和监测控制或加速降解的因素。这些因素包括产品 pH 值、氧气水平和水活性（例如，在固态制剂中），这些因素会导致水解和氧化。高温通常会加速所有途径的降解。某些缓冲剂、离子强度和微量金属会影响产品的稳定性。不仅如此，暴露于光线、冻融和受到冲击也会导致气液或固液界面发生周转，从而导致产品发生变化。

通过引入特定类型的稳定剂，如冷冻保护剂、除氧剂和蛋白质，可以显著提升产品的稳定性。稳定剂的选用需根据产品特性、降解风险及给药途径进行精准匹配。此外，环境控制措施，如降低温度和应用干燥技术，在制造与分销过程中亦不可或缺，以确保产品质量的持久稳定。冻干技术在疫苗产品的稳定性维护中尤为关键。

某些液体产品若经历冷冻，其质量将受到不可逆的影响，尤其是含有铝佐剂的疫苗产品。冷冻条件虽能保护以溶液或液体形式存在的产品，但同时也带来了制造与供应链的复杂挑战。相比之下，干燥产品能在更高温度下储存，从而有效降低质量风险，然而，若最终剂型非固态，则需进行重构步骤或配备稀释剂。表 4 总结了疫苗产品的不同平台和所使用的格式类型以及长期储存条件。

表4 疫苗产品形式和储存条件

缩写：LNP，脂质纳米颗粒；mRNA，信使RNA；VLP，病毒样颗粒

干燥疫苗产品被包装于多种容器中，这些容器的选择直接影响了最终干燥产品的加工方式。目前，大多数干燥疫苗产品已实现商业化，并主要采用小瓶包装，从而显著提升了全球产能。灌装设备具备极高的速度和灵活性，能够适应不同尺寸的小瓶，并在全球范围内广泛安装。此外，小瓶灌装设备可用于多种液体产品的灌装，从而提高了设备的利用率，并为无菌灌装设施的高额资本投资带来了经济回报。

冻干设备则致力于优化玻璃小瓶中单剂量或多剂量单位的生产。然而，对于冻干产品，可能需要定制稀释剂，这不仅增加了灌装要求，还带来了额外的成本。此外，对额外组件和二次制造操作的需求也进一步推高了成本。在患者给药时，两组材料的使用引入了额外的步骤，并增加了临床操作中的出错风险。为此，已开发了双室选项以简化重构过程。尽管这些产品消除了临床中的转移步骤，但需要额外的制造步骤，以便在一个室中进行冻干，并在第二个室中填充稀释剂。

疫苗通常通过肠外途径给药，因此制造的最后阶段必须在无菌条件下进行。容器必须在线清洗和灭菌，或直接购买即用型容器（成本增加）。对于液体和冻干产品，都需要进行灌装和封塞操作。待冻干的产品仅部分封塞，然后无菌运输到冻干柜中，进行冷冻、干燥、气体覆盖和完全封塞（图7）。

图 7 液体和冻干产品的加工操作

设备的系统设计为允许在保持无菌条件下直接从灌装线转移到冻干柜。对于双室注射器，工艺上的差异需要特定的设备。图8展示了完成产品制造所需的操作流程。由于该设备专用于此类产品，因此其利用率可能更难管理；双室产品的成本也因组件数量、步骤数量和设备容量减少而增加。

图 8 双室系统的工艺操作

（1）先进的产品干燥技术

要实现干疫苗产品制造技术的进步，需关注新型疫苗形式的功能、提高生产率和改善质量保证。关键在于缩短干燥操作时间，这一点通过提高水分去除率和优化热量与质量传递来实现。

当前的冻干柜存在效率低下的问题，改进传热方法和采用连续生产系统可以显著提升效率；探索新的干燥形式和稳定性更高的产品也是重要的发展方向。

喷雾干燥可产生球形颗粒的干粉产品，是许多先进干燥工艺的重点；对于干燥散装技术，填充到单位剂量容器中需要粉末填充，这对于无定形粉末来说可能具有挑战性。除了提高喷雾干燥产品的流动性外，这还降低了产生细颗粒和污染小瓶外部表面的风险。虽然无菌操作的顺序被逆转，但工艺步骤的数量保持不变（图9）。

图9 传统冻干技术与批量干燥工艺的比较

任何工艺改进皆须恪守无菌标准，以确保产品质量之卓越。设备需经严格灭菌，并在高度受控之环境中运作，以维持无菌保证之最高水准；当前之趋势，乃尽可能实施封闭系统。所有投入品，须在使用时经无菌过滤灭菌，或以预灭菌材料之形式无菌引入。房间分类，则依设备设计及所需干预措施而定。

（2）原位干燥工艺替代方案

目前，在出厂容器（如小瓶和双室注射器）中进行原位干燥是商业产品最常见的做法。人们已经研究了传统冻干工艺在循环所有步骤中的改进。冷冻步骤对于实现适当的多孔宏观结构和增强蒸汽去除的质量传递至关重要。发展重点是改进成核控制和增加干燥步骤的表面积。通过关注能量输送可以改进初级和次级干燥步骤，这受到当前冻干柜中通过架子向玻璃小瓶传递热量以驱动蒸发的限制。连续加工可以提高生产率和一致性。

泡沫干燥

泡沫干燥不需要冷冻，而是利用干燥过程中的蒸发冷却来维持产品温度。形成的气泡提供了膜状表面和高表面积以进行干燥；工艺开发的重点是控制气泡的大小和膜的厚度，以确保快速有效的干燥过程。泡沫干燥技术已被证明可用于保存疫苗以及生物制药、微生物样本和农产品。

微波真空干燥（MVD）

微波能量可用于替代搁板中的加热流体，应用于传统的冻干柜中，可以继续使用现有设备。微波场中快速循环的水分子会导致分子水平或接近分子水平的加热和水的蒸发，而不会显著加热敏感产品。而且能量会立即穿透整个系统，不会产生传统冻干中观察到的局部热量和质量传递效应。微波场的频率控制为在单个产品的工艺开发过程中优化系统提供了有效工具。

MVD 技术已在疫苗和其他生物制药中得到证实——Bhambhani 等人使用 EnWave 中试规模系统研究了 MVD，其中产品在小瓶中离线冷冻并转移到 FreezeREV® 干燥机（图 10a）。升华是由于干燥室中产生微波的磁控管提供的能量而发生的。干冰冷凝器用于冷凝水蒸气，并手动塞住产品小瓶。MVD 的循环时间比冻干短 87%。早期中试规模研究的结果显示，水分含量和活性与传统冻干相当。

图10 替代干燥工艺

(a) EnWave FreezeREV 中试规模示意图。图片转载自 Mohammadi 等人 (2020)。

(b) 小瓶产品的连续冻干。图片经 Capozzi 等人 (2019) 许可转载，WIPO PCT 专利号 WO 2018/204484 A1。

(c) 层流 PACE 系统。图片经 Ziccum AB (2023a) 许可转载。

(d) IMA Life Lynfinity 连续喷雾冷冻干燥机。

连续处理

图 10b 显示了 Pisano 等提出的连续原位干燥工艺。小瓶通过模块移动，每个步骤之间都需要专门设计的转移模块来保持适当的压力、温度和气体成分。该系统的设计旨在利用传统和熟悉的工艺操作快速连续地生产干燥产品。将每个小瓶移动到冻干阶段的操作非常复杂，因此人们将重点放在了生产散装干粉上。

批量干燥工艺替代方案

通常需要混合和研磨才能达到小分子或干粉可吸入产品的目标粒径，但这些额外的步骤对于注射剂来说并不常见。塑性剂被加入喷雾干燥机进料中，材料可以直接转移以进行粉末填充。如图 9 所示，与原位干燥工艺相比，批量干燥工艺颠倒了灌装和干燥的顺序。这需要完全无菌的粉末或颗粒灌装能力（“干灌装”）。

粉末灌装已经存在了一段时间，用于灌装无菌抗生素粉末，该工艺是通过提高喷雾干燥材料的流动性来实现的，具有一定挑战性。颗粒也可以使用各种粉末灌装设备来灌装。批量干燥的一个优点是，批量无菌粉末或颗粒可以灌装到几乎任何类型的容器中，包括传统的小瓶和双室注射器，以及不适合原位干燥的新型重构注射系统。使用批量干燥和干灌装可以大大降低制造双室注射器的成本。现已开发了几种其他方法来解决干灌装的问题和挑战。

喷雾干燥

无菌喷雾干燥技术可实现连续干燥和粉末生产，如Aseptic SD™系统。该技术通过喷嘴将液体产品分散成细小颗粒，并可调节粒度。使用惰性气体（如N2或Ar）作为传热介质，限制氧化降解。传统模式下，高温气体可能导致产品降解，但蒸发冷却迅速降低产品温度，减少热应力。另一种系统使用网状雾化器在干氮层流中形成液滴（图 10c），并在环境温度下运行，已在mRNA-LNP产品中验证，保持了包封效率和mRNA活性。

喷雾冷冻干燥

喷雾冷冻干燥也称为“批量冷冻干燥”的一种形式，其需要在装有冷气的塔中对液滴进行冷冻，然后在干燥室中真空升华。目前，该领域有两个主要竞争对手，并已成为热门研究主题。第一种技术基于在塔中进行液滴冷冻，然后在独特的旋转滚筒中对冷冻颗粒进行真空干燥。该技术已成功扩大规模，产品产量高达 97%。第二种技术是连续喷雾冷冻干燥机（图10d）液滴从喷嘴产生，并在通过液氮冷却柱时被冷冻，从而形成小直径的球形颗粒。冷冻球通过传送带在不同的压力和温度下移动，以获得低水分产品。最终产品直接装入适当的容器中，以无菌方式密封，用作粉末灌装系统的进料。

最近推出的新型疫苗技术平台（即mRNA和病毒载体疫苗）促进了分析技术的快速发展，以支持疫苗开发和质量分析。

现有生物物理和分析技术的分辨率和灵敏度不断创新性地提高，使得疫苗（包括灭活或减毒病毒、重组蛋白亚基和 VLP 以及多糖结合物）的纯度和异质性表征更加严格。这些进步提高了疫苗关键质量属性 (CQA) 定量评估的可靠性，也提高了批签发的可信度。

质谱（MS）在疫苗开发中广泛应用，在重组蛋白抗原和糖缀合物的表征中尤为普及。毛细管电泳（CE）结合飞行时间质谱（TOF-MS）用于结核分枝杆菌抗原及其糖缀合物的表征。电荷检测质谱（CDMS）用于量化疫苗的纯度和异质性。mRNA疫苗技术的进步推动了分析方法的创新，如毛细管凝胶电泳（CGE）和离子对反相高效液相色谱（IP-RP-HPLC），用于评估疫苗构建体的完整性和异质性。IP-RP-HPLC与MS结合用于检测mRNA COVID-19疫苗中的脂质片段与mRNA核苷的加合物，这些加合物的形成会降低疫苗效力，受储存时间和温度影响。

dsRNA是mRNA产品中的反应原性杂质，其水平必须尽可能保持在接近零的水平。虽然可以进行分析和免疫化学测定，但提高灵敏度和通量将有助于工艺和产品监控。为此，开发了一种采用微流体技术的 CE 方法，该方法利用单链 RNA 和 dsRNA 的两种不同荧光团的差异荧光强度

动态和多角度光散射（DLS 和 MALS）技术的发展提高了对蛋白质抗原、病毒载体和 LNP 的尺寸异质性和聚集性的测定精度。mRNA-LNP的尺寸分级有助于研究其体内免疫原性的粒度依赖性。基于光散射的质谱光度法技术能够确定单个粒子的尺寸，从而分析粒子集合的异质性。

新的单粒子检测方法如 CLIC 提供了溶液中 mRNA-LNP 的动态视图，而非静态图像。

可调电阻脉冲传感器（TRPS）用于分析 LNP 的尺寸分布和 zeta 电位，揭示了较小尺寸的 mRNA-LNP 在体内免疫原性较低。

场流分馏（FFF）-MALS技术提供了基于尺寸分离的优势。

BioSAXS结合 SAXS 和 SEC-HPLC，用于低分辨率结构表征。

低温电子显微镜提高了 mRNA-LNP 的成像分辨率，揭示了 mRNA 加载的异质性和空 LNP 的存在。高分辨率低温电子显微镜还被用于确定野生型和突变型 S 蛋白三聚体的结构，以支持亚基 COVID-19 疫苗的开发

无标记检测技术如生物层干涉法（BLI）促进了疫苗开发中的抗原选择和功能表征。

除了传统的ELISA技术，还开发了AlphaLisa、VaxArray和Luminex等新技术，以提高检测的灵敏度、精度、速度和通量。这些技术已被用于检测SARS-CoV-2抗体、表征疫苗（如麻疹、风疹和流感疫苗）以及评估mRNA疫苗的蛋白质表达。这些免疫测定法不仅用于诊断，还用于比较感染和未感染人群的免疫反应；荧光显微镜和流式细胞术的进步使得更灵敏地检测和可视化蛋白质表达成为可能。

过去十年，测序技术的进步在多个方面对疫苗质量检测产生了重大影响。新一代测序 (NGS) 的准确性明显高于桑格测序，这使得 NGS 成为检测核酸疫苗身份和遗传稳定性的宝贵工具。

NGS技术被用于COVID-19 mRNA疫苗的批签发身份检测，以确保疫苗批次不含外来病毒。传统上，体内和体外感染性测试被用于病毒安全性检测，但近年来NGS逐渐取代这些方法。NGS的灵敏度和广度提升、生物信息学和数据库的改进、COVID-19疫苗快速发布的需求以及减少动物使用等因素推动了这一转变。2020年起，世卫组织和FDA先后发布了用于NGS验证的参考标准病毒和细胞系清单。

前十年，NGS（下一代测序）技术在取代传统的猴神经毒力测试方面取得了显著进展，特别是在口服减毒活脊髓灰质炎病毒疫苗的生产中。NGS不仅能够检测脊髓灰质炎病毒，还能检测其他可能具有神经毒力的病毒。与MAPREC（PCR和限制性酶切）方法相比，NGS的全基因组测序能力使其在检测低频突变和确保疫苗安全性方面更具优势。NGS已被验证用于新型2型口服脊髓灰质炎疫苗的安全测试，并具有成本、时间和伦理优势。同一时期，液滴数字PCR（ddPCR）技术的引入进一步提高了病毒和疫苗基因组拷贝数的定量准确性，且无需标准曲线或参考标准。虽说分析技术进步提高了疫苗抗原的纯度和结构完整性，但预测体内免疫反应仍具挑战性[尤其是细胞介导免疫（CMI）]。高分辨率结构分析结合免疫测定和突变扫描有助于识别关键抗原位点，而MS技术则辅助识别HLA呈递的T细胞表位，用于设计CMI引发的mRNA疫苗。

分析方法是疫苗开发和制造的关键，需要持续监测和更新。

分析质量源于设计（QbD）提供了开发稳健分析方法的途径，并基于ICH Q14等指导文件。这些方法在传统技术中的应用带来了显著收益，但在较旧技术中应用存在局限性。SARS-CoV-2疫苗的快速开发和商业化进程为未来疫情应对提供了鼓舞人心的范例，但仍需采取更多措施以缩短所有新型预防性疫苗的开发时间。

疫苗制造过程复杂且难以控制，最终产品的定义和表征也颇具挑战。投资新兴分析技术将有助于项目在早期阶段生成关键信息，避免在临床开发的后期阶段遭遇停滞，并更好地理解产品和流程。开发和建立使用新技术的先例也同样重要，这将最大限度地降低风险并促进其广泛采用。

在分析质量源于设计（QbD）方案中，分析目标概况（ATP）的开发过程中应认真考虑引入新技术。

下文将探讨产品独立方法和产品特定方法的分析技术进展。

疫苗制剂的安全性测试涵盖了多项微生物测试，如无菌性、生物负荷、内毒素、支原体和外来因子测试，这些方法多由药典当局（如美国药典[USP]、欧洲药典[PhEur]、日本药典）等详细规定。这些方法的建立历时已久，且被广泛理解，但它们可能既费力又耗时，且涉及动物使用的伦理问题。近期的指导意见鼓励探索传统方法的替代方案。

美国食品药品监督管理局指出，“若申办方能提供关于测试特异性、敏感性和稳健性的充分信息，IND下可接受与USP、FDA指南或联邦法规（CFR）中概述的分析程序不同的分析程序。”同样，附件1指出，“制造商应考虑采用合适的替代监测系统（如快速方法），以加速检测微生物污染问题并降低产品风险。”

新的快速微生物学方法因COVID-19大流行和细胞基因治疗产品的需求而迅速发展。传统基于生长的无菌评估方法存在局限，BacT/Alert 3D系统已验证为14天无菌测试方法。PCR、ELISA和NGS方法广泛用于检测支原体，NGS技术在检测微生物污染物方面前景广阔，有望取代现有AVA检测方法。激光力细胞学等新技术正在探索中，以改进传统细胞检测方法。

除了药典放行检测外，疫苗还需进行特定于所开发疫苗的关键质量属性（CQA）检测，如身份、强度、纯度和效力。传统上用于检测这些属性的方法存在局限性，而新兴技术在许多情况下能够缓解这些局限性。

疫苗效力测定方法种类繁多，目的都是为了提供关于患者所需免疫反应的信息。体内效力测定存在多变性、不可重复性及动物测定固有的长周转时间等挑战。因此，出于对动物福利和成本的考虑，体外测定的开发已成为疫苗表征和批签发的核心。了解疫苗的作用机制（MOA）仍然是开发最相关效力测定的关键，但开发科学家可用的工具比以往任何时候都多。在保护性免疫反应的确切性质尚不明确的情况下，新技术正在提供关于疫苗基本作用方式的更丰富、更精确的信息。在某些情况下，抗原与佐剂相互作用以产生所需的免疫反应仍然无法通过当前的方法和知识进行评估。

近年来，科学技术进步推动了疫苗效力测定方法的革新。传统斑块测定和TCID50方法逐渐被荧光成像技术取代，提高了分辨率和定量准确性。PCR、激光力细胞学和细胞电阻抗等新技术也提供了替代方案，特别是在佐剂存在时。微生理系统有望成为连接疫苗效力与体内功效的模型。

蛋白质亚单位和VLP疫苗通常依赖抗原性测定，新型测定技术如AlphaLisa、FRET、Luminex和电化学发光在速度、灵敏度等方面优于传统ELISA。这些技术也被应用于mRNA疫苗的效力测定。在缺乏特异性免疫测定时，结构和功能测定法可作为替代，监管部门对此持开放态度。纯度和完整性分析方面，CE和MS技术已取代SDS-PAGE和免疫印迹，提高了工艺和产品理解。SARS CoV-2疫苗的开发经验为未来大流行疫苗提供了缩短开发时间的方法。

COVID-19 疫情凸显了实时或快速放行疫苗批次的必要性，最大限度地减少可预防的死亡和痛苦。此外，如果一批疫苗在 DS 或 DP 的 GMP 生产结束时未能满足放行规范，则代价可能极其高昂。因此，通过在线或在线测试监控每一步工艺对于确保最终产品的高质量和快速放行非常重要。每种正在开发的新疫苗通常都有明确的目标产品质量概况 (QTPP)。已经描述了通过优化生物工艺以达到目标 QTPP 的概念，并支持 mRNA DS 工艺的分析数据。这一基本原则与在所有平台上为所有生物制药开发工艺时实施 QbD 原则相关。

监测制造工艺步骤以保留抗原表位，提高在细胞底物存在下测量效力的能力，避免工艺故障并优化工艺。例如，流式病毒测定法和激光力细胞学已用于改进LAV疫苗制造。结合电容工具和高内涵成像的PAT工具可实时监测细胞密度和感染，提供效力测定替代品。PAT工具如拉曼光谱、NMR、近红外和中红外光谱、DLS等，提供与功能相关的结构信息，优化疫苗抗原纯化工艺。NMR在优化肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和脑膜炎球菌疫苗开发中监测多糖结构方面具有重要价值。

多年来，DLS 和其他光散射技术一直用于监测亚单位疫苗和 VLP 疫苗的聚集和多分散性，并优化纯化和配方条件以防止聚集引起的效力损失。最近，DLS 已用于为 mRNA-LNP 疫苗选择相对单分散的最佳尺寸 LNP 群体。这些信息有助于在 mRNA DP 工艺的开发中控制微流体混合参数，尤其是流速。随着 QbD 驱动的 mRNA DS 和 DP 连续制造工艺的进一步开发和优化，PAT 将继续发挥重要作用。

为推动疫苗生产创新，美国卫生与公众服务部于 2021 年 1 月 19 日发布了《2021-2025 年疫苗国家战略计划》（美国卫生与公众服务部，2021 年），该计划基于 2010 年国家疫苗计划进行了更新。

2021-2025年提出的疫苗计划中，疫苗供应与大流行应对、质量检测程序的改进、全球监管协调以及发展中国家制造商的参与等主题依然占据重要地位。该计划设定了五个主要目标，其中前两个聚焦于提升疫苗生产和安全性：

（1）推动疫苗开发、制造及相关技术的创新；

（2）维持最高水平的疫苗安全性。

第一个目标在本评论中有所探讨，而第二个目标则依赖于政府监管审批流程的演变及行业过程控制系统（如当前的 GMP 和 QbD）的创新。

监管审批流程旨在确保患者安全。COVID-19 疫情的迅速应对为监管流程的完成速度（11 个月）树立了新标杆，引发了对能否在保持同等患者安全保障的前提下缩短所有候选疫苗上市时间的思考。COVID-19 疫苗的加速时间表得益于行业与政府的高风险投资（数十亿美元）、基因组序列的全球共享、先前的冠状病毒研究、数十年的 mRNA 疫苗开发工作、监管机构对继续药物开发风险的接受、无缝临床试验以及监管机构的快速审查。某些因素在非危机情况下难以复制，但其他因素或能缩短当前从发现到上市的疫苗开发时间表（即10-15年）。

疫情之前，已存在一些提升灵活性的监管工具，如 FDA 的 EUA 和 EMA 的有条件上市许可 (CMA)，以及 FDA 的快速通道指定和 EMA 的滚动数据提交 。疫情期间，标准实践的调整加速了审批流程，包括依赖其他机构的检查和审查（依赖路径）、动态/滚动/实时审查、额外的机构指导、提高对数字化和电子标签技术的接受度、减少纸质文件，以及放宽对单个批次放行测试和本地临床数据的限制。依赖路径作为一种基于风险的监管提交方法，涉及承认其他当局和机构的数据、评估和/或决定。这一做法在一定程度上一直存在，但疫情促使数据共享以加速疫苗开发。

国际药品监管当局联盟 (ICMRA) COVID-19 工作组精心编制了一份涵盖所有 COVID-19 主协议的清单，旨在为政策讨论提供指导，并积累关于监管敏捷性的宝贵知识（国际药品监管当局联盟，2022 年）。

ICMRA 亦与国际协调理事会 (ICH)、国际药品监管机构计划 (IPRP) 及药品检查合作计划 (PIC/S) 紧密协作，共同致力于药品质量知识管理 (PQKM) 能力的构建（国际药品监管当局联盟，2023 年）。

此外，公共与私人实体间亦建立了广泛的合作网络，包括“获取 COVID‐19 工具 (ACT) 加速器”，旨在“加速 COVID‐19 检测、治疗及疫苗的开发、生产与公平获取”，以及 COVID-19 证据加速器 (EA)，致力于共享真实世界证据 (RWE)。部分监管机构还采用了依赖途径，以简化评估流程并加速本国的审查进程。

某些国家监管机构接受药品证书 (CPP)，从而缩短了审查周期，而 EMA 的“OPEN”试点项目则允许国际机构参与其科学

评估过程（需遵守保密安排）不仅提升了透明度，亦有助于共同应对挑战。

审查流程中的一个显著变革是将提交内容拆分为更小的模块，进行分段审查，而非在活动结束时一次性提交完整档案。数据可在商定的里程碑时刻或实时呈现。在某些情况下，这些间歇性的数据包可与正在启动的下一步骤同步审查，此过程有时被称为分阶段或滚动监管审查。欧洲制药工业和协会联合会 (EFPIA) 及其动态监管评估 (DRA) 概念即为典型例证，该概念涉及在完整的营销授权申请 (MAA) 之前提交可用的数据包。

疫情期间，EMA 与 FDA 通过提供额外指导意见并保持与制造商的持续对话，显著加快了开发与审查的时间表。例如，EMA 的优先药品 (PRIME) 计划发布了补充问答文件，深入探讨了新的指导意见与早期开发计划，同时，FDA 与 EMA 亦提供了目标产品概况及详细要求。这些信息在疫情之前并未公开提供。

COVID-19大流行期间，数字化技术的应用显著提升了监管活动的连续性，并改善了各利益相关者之间的互联互通，尤其得益于虚拟会议和在线平台的普及。电子文档、电子签名和电子提交的使用减少了差旅和纸张需求，促进了可持续性。人机可读的结构化数据集的迅速发展，提高了自动化和基于云的平台的效率。

生成式人工智能（Gen AI）亦将在监管审批过程中发挥重要作用。麦肯锡公司近期的一份报告指出，通过预测潜在的HAQ模式、快速起草回复并提供减少HAQ后续工作的提交策略，支持Gen AI的智能引擎将显著提高编写提交文件和响应卫生当局查询（HAQ）的效率。报告还表明，Gen AI可作为主要的投稿内容撰写者，尤其是根据方案、数据和统计分析计划起草临床研究报告，以及创建表格和图表。如此，医学撰写者可腾出时间专注于需要更复杂临床解释的部分，改善团队协作，降低成本，并减少质量问题。

协调数据类型和共享方法对于缩短时间也很重要。基于云的系统有望简化并行机构审查和依赖。ICH和ICMRA等论坛可促进这一进程，并与利益相关者合作，避免系统碎片化或冲突。疫情期间采用的其他敏捷性措施可应用于未来的疫苗计划，包括创新的临床试验策略（例如，在临床中同时测试多个候选疫苗的平台方法）、使用历史数据进行预测分析、利用真实世界数据或其他试验的安慰剂/标准护理数据，以及虚拟检查，这些方法已获得认可，可缩短因日程安排和旅行延误导致的时间。其他选择包括放宽对单个批次放行测试的限制（例如，免除重复批次放行/本地测试要求）、免除对本地临床数据的要求以及对特定国家/地区标签语言/图样/详细信息的豁免，包括接受包装上的二维码（电子标签）代替实体说明书。这些灵活性并非在每种情况下都可行；例如，由于技术限制，在中低收入国家/地区使用电子标签可能不可行。

总体而言，这些监管思维方式的转变有望彻底改变历史工作方式，从而提高效率和时间表，而不会影响质量、安全性和功效。

在过去的十年中，除了监管层面的创新与灵活性外，制造商的过程控制策略也取得了显著进展。正如本节所述，2021-2025年疫苗计划的首要目标是通过促进疫苗开发、制造及相关技术的创新来实现。这一目标主要通过两种途径达成。从宏观角度来看，CMC（化学、制造和控制）与cGMP（现行良好生产规范）均为过程控制策略，旨在确保产品始终符合既定的质量标准，但两者的侧重点有所不同。

CMC信息专注于特定产品，而cGMP则提供制造商整体运营的高级框架；

CMC要求对产品质量的细节进行严格把控，并涉及定义关键质量属性（CQA）及其相关关键工艺参数（CPP）。一旦这些要素被确定，便可为工艺和产品规范定义一系列活动，以确保批次间的一致性；

CMC计划将在产品生命周期的每个阶段展示对产品组件、设备、制造条件、记录和人员的全面控制；

cGMP是一套高级质量保证活动和指南，用于定义产品规划和开发以及设施设计和运营。cGMP计划包括文档、设备、培训和设施的维护，其中可追溯性是不可或缺的组成部分。

CMC与cGMP系统通常相互交叉且不相互排斥，两者都对产品的成功至关重要。同步CMC和cGMP计划可能颇具挑战，且方法可能因产品和制造商而异。

计划和执行方面的改进缩短了向发展中国家新兴制造商转让技术的时间表，这有助于重要疫苗（如Hib结合疫苗）的全球可用性和可负担性。在大流行之前，典型的疫苗技术转让需要27-29个月，因此缩短这一时间表对于迅速向全球人口供应COVID-19疫苗至关重要。控制塔式技术转让方法正变得越来越流行，它涉及一系列确定的事件和会议，以确保有效沟通，尤其是将问题迅速上报给领导层。

其他敏捷工作方式包括非层级高效决策、早期风险承受投资、快速产能提升、灵活应对负面结果、确保跨学科团队成员具有高水平的专业知识、在职能和公司之间使用通用词汇，并将质量要求视为推动因素而不是障碍。行业、组织、监管机构和政府政治组织之间的合作与伙伴关系已变得势在必行。为了使国际技术转让取得成功，必须调动现有能力、建立新能力、协调制造和监管流程并分配资源——这些活动需要政治上的支持。

在CMC与cGMP思维模式中，集中式制造与分布式制造的概念亦在演变。传统上，疫苗制造集中于特定地点，此乃基于经济考量，因技术转移至其他地点成本高昂。然而，分布式制造使产品更贴近最终用户，在疫情期间展现出显著优势。随着工艺平台的普及，在多地点建立工艺变得更为可行，但各地点的广泛监管要求及本地测试与质量保证仍为挑战。虽然分布式制造难以实现集中式生产的规模经济，但灵活制造技术与监管流程的进步或使其在未来更具可行性。

QbD理念涉及构建一个设计空间，该空间为CPP与CQA的多维组合，这些CPP与CQA已被证实能提供质量保障。为RNA疫苗合成生物反应器开发了一种迭代方法以创建生物工艺QbD空间（图11）。

图 11 在工艺过程中测量 CQA 可以推动工艺关键工艺参数 (CPP) 和正常操作范围 (NOR) 的优化，从而实现 mRNA 药物物质 (DS) 的预期产量和质量目标产品概况 (QTPP)

快速响应是大流行背景下的教训，与疾病无关的平台流程及已确立的QTPP驱动的设计空间将使团队在原材料可用时迅速生成材料。理论上，在稳健的设计空间内进行工艺变更无需额外监管提交，从而赋予流程更大灵活性。QbD框架可支持生产过程的开发与运行，并可遵循迭代开发周期，从而在产品生命周期内实现持续改进。

总结

过去十年，疫苗研发之新法，已发生了深刻变革。COVID-19大流行期间之进展，使得信使RNA及病毒载体等新平台，得以年产数十亿剂疫苗。分析工具箱、设备及生物工艺技术之改进，令疫苗开发速度与生产规模，皆达前所未有之高度。大分子结构功能表征技术，与改进之建模及数据分析相结合，能以单粒子分辨率，定量评估疫苗配方，并指导疫苗药物物质及药物产品之设计。此等进展，在精确评估新平台提供之疫苗关键质量属性方面，发挥了重要作用。

无标记及免疫测定技术之创新，有助于抗原位点之表征，及强大体外效力测定之开发。此等方法，与下一代测序等分子技术相结合，将加速所有平台提供之疫苗之表征与发布。用于实时监控及优化工艺步骤之工艺分析技术，使质量源于设计之原则得以实施，并加快了疫苗产品之发布。未来十年，疫苗研发领域将继续进步，汇聚新技术、方法及平台，以改善人类健康。

疫苗生产在连续生产、一次性工艺、无细胞技术、工艺分析技术及放行检测方面之创新，正降低成本并提高效率。正在进行之创新，亦正取代传统批次放行测试，以消除动物测试之需。本综述对疫苗分析之进展，进行了详尽总结；过去十年，此领域取得了巨大技术飞跃，影响了疫苗生产之各个方面，从而提高了一致性、生产力、产品质量、产品测试速度及运营规模。

近年来，人们在设计和开发旨在引发T细胞介导免疫反应之疫苗方面，做出了巨大努力。此新兴领域，有望提供针对HPV、HIV及癌症等传染病之有效预防及治疗疫苗。人们还在努力提供mRNA疫苗，此等疫苗可提供基于T细胞之免疫力，对抗广泛之流感亚型及SARS-CoV-2，且与当前基于mRNA之COVID-19疫苗相比，此等疫苗之保护时间更长。基于肽之T细胞靶向COVID-19疫苗，亦处于早期临床开发阶段，支持开发及免疫原性评估的分析方法及检测，正在取得进展。