Produzione di vaccini: sviluppo del processo e competenze necessarie

Una particella pseudovirale è una nanoparticella biologica costituita dall’involucro proteico del virus privato del suo genoma. Tali particelle rappresentano un modello interessante per lo sviluppo di vaccini in quanto strutturalmente simili al virus, ma prive del materiale genetico che è causa di infezione. Le VLP possono essere prodotte con metodi come le colture cellulari di insetto o di mammifero e i sistemi basati su batteri o lieviti. Se da un lato questi sistemi possono portare a buone rese produttive, particolare attenzione è richiesta in fase di purificazione. La sfida è quella di riuscire a sviluppare un processo upstream scalabile e fasi efficaci di chiarificazione e di purificazione, garantendo al contempo qualità e riproducibilità del prodotto.

I vettori virali costituiscono una piattaforma promettente per lo sviluppo dei vaccini in grado di indurre immunità cellulo-mediata contro patologie complesse come Ebola, RSV, Covid-19 e altre minacce emergenti. Inoltre, offrono la possibilità di rispondere rapidamente a nuove esigenze riutilizzando un singolo modello di produzione virale per più malattie. Tuttavia i processi produttivi dei vettori virali presentano più di una criticità: aumentare la resa per soddisfare il volume delle richieste, mantenere gli standard di controllo della biosicurezza relativamente alla caratterizzazione, all’efficacia e alla sicurezza del prodotto e, infine, velocizzare una produzione dispendiosa in termini di tempo per accelerare la disponibilità del prodotto sul mercato e la commercializzazione della terapia. I produttori che riescono a superare questi ostacoli possono capitalizzare le opportunità offerte dalla piattaforma a vettore virale e insieme fornire risposte più adeguate alle problematiche sanitarie globali.

Il DNA plasmidico (pDNA) è una componente importante delle terapie a vettore virale o dei vaccini. Il pDNA è usato anche come materiale iniziale per la produzione di vaccini a mRNA.

Queste molecole di DNA circolare possono essere impiegate come transgeni a scopo terapeutico, per codificare il capside virale o come vaccini esse stesse. I vaccini a DNA sono stati approvati per l’uso in animali e ne sono stati sviluppati alcuni contro il virus SARS-CoV-2.

Quelli a mRNA sono una tipologia di vaccino in rapido sviluppo che hanno dimostrato fuor d’ogni dubbio di poter aprire una nuova era nel campo delle vaccinazioni. Nei vaccini, gli acidi nucleici sono costituiti vuoi da DNA messo a punto con un processo fermentativo, vuoi da RNA messaggero (mRNA) sintetizzato mediante sistemi in vitro. Sono molecole in grado di promuovere una risposta immunitaria contro un ampio numero di potenziali agenti patogeni. I vaccini a RNA stanno registrando una crescente popolarità visti i rapidi tempi di sviluppo e la remuneratività di una produzione su larga scala in caso di eventi epidemici o pandemie. Si sono inoltre dimostrati resistenti e garantiscono una lunga durata nelle più varie condizioni di stoccaggio.

I vaccini polisaccaridici coniugati vengono impiegati su scala globale, in particolare nei bambini e nei paesi in via di sviluppo. Conferiscono protezione da una varietà di infezioni batteriche, inclusa la polmonite, l’Haemophilus influenzae di tipo b (Hib) e la meningite. Dato che gli antigeni polisaccaridici non sono molto immunogenici nel loro stato nativo, la coniugazione chimica con una proteina carrier immunogenica costituisce un passaggio assai critico. La produzione di vaccini CPS richiede un complesso processo multi-step di purificazione downstream, che pone severi problemi ai produttori sempre sotto pressione per massimizzare le rese e ridurre i costi. Per mantenere accessibili ai paesi in via di sviluppo i vaccini CPS è necessario disporre di tecnologie e architetture di processo d’avanguardia, che consentano una produzione rapida, efficiente in termini di costi e conforme alle specifiche richieste.

I vaccini tossoidi e i vaccini a batteri interi inducono l’immunità in maniera simile ai vaccini CPS, i quali utilizzano anche tossoidi o batteri via coniugazione chimica. Se pure queste piattaforme sono in genere considerate sicure, le criticità che possono insorgere a livello di processo riguardano la rimozione delle endotossine e, come in tutti i processi, l’ottimizzazione del recupero del prodotto e delle rese. Questi sono gli ostacoli da superare in fase di sviluppo e implementazione del processo per garantire un prodotto di elevata qualità.