提取蛋白质用于生产新冠肺炎疫苗

疫苗的研发时间通常接近五年，是否有可能在一年或一年半内研发出一种安全的疫苗呢？

在科学家们急于尽快研制出新冠肺炎疫苗的时候，疫苗安全性是全世界人民最关心的问题。研究人员迅速指出，他们没有跳过任何可以确保新型疫苗安全性和有效性的步骤。疫苗开发速度如此之快有以下几个原因：庞大数量的专用资源，精简研发步骤能力突出，以及在开发疫苗和寻求治疗方法方面的新技术的应用。

科学家通过很多不同的方法和技术去研发新疫苗，其中一些技术是已经经过验证，还有的从未使用。一种含有病毒蛋白片段颗粒的方法的使用，正在显示其潜力。

多年来，通常使用灭活病毒研发疫苗。给病人使用致病能力弱化的病毒，会刺激机体的免疫反应，从而防止今后受到该病毒的感染。举几个例子，这种方法在治疗流感、水痘、麻疹和腮腺炎等方面仍然有效。这需要科学家在实验室中花费几个月的时间培养病毒。

近年来，研究人员开发了使用纯化蛋白质的疫苗，以预防病毒附着并进入人体细胞。这些疫苗开发速度更快，且没有使用活病毒制作疫苗的固有风险。蛋白质疫苗包括HPV、带状疱疹和乙型肝炎疫苗。

对于任何疫苗或治疗方法，开发新药的过程需要多个步骤。科学家们继续利用新技术和工艺，致力于找到缩短研发时间的新方法，这点现在显得尤为重要。

3M公司正从多个角度帮助抗击疫情，包括与生物制药公司合作，开发和生产蛋白质疫苗和治疗药物。

我们采访了Jonathan Hester博士，他是3M公司生物制药纯化团队的研究科学家，我们想了解他对如何使用新技术开发疫苗和治疗方法的看法。

Hester: 现在一些最有希望实现的治疗方法是生产基于蛋白质的药物，这种药物就是一种蛋白质。制药公司通过对一种细胞--通常是哺乳动物细胞--进行基因工程相关处理来制造蛋白质药物。

基因工程处理后的细胞需要在培养液中培养48或72小时。在那之后，它们会产生一种液体，其中包含细胞所制造的蛋白质药物，但也包含细胞、破碎细胞产生的碎片，以及由细胞产生的各种其他蛋白质。一旦他们收获这种液体，他们必须将药物蛋白从细胞碎片、细胞制造的其他蛋白质和DNA及其他污染物中分离出来。分离出纯净的药物蛋白通常需要15到20个步骤。

Hester: 开发新药需要很长时间，这有很多原因。一个是开发和研究治疗方法需要大量的研究和开发。每一种成功的药物，都要经历成百上千次的尝试和失败，因为它们要么不够安全或不够有效，要么难以大规模生产和分销。

另一个原因是，候选药物的纯化过程需要耗费大量的时间和精力。为了进入第一阶段临床试验，在人类身上进行测试之前，必须研发非常好的纯化过程。而不同的药物分子所需的分离过程也不同。因此，即使产品失败，你也需要开发和建立整个纯化过程。

Hester: 是的。我们的目标是为客户缩减流程--简化和减少步骤，帮助他们更快地通过临床试验，为成功的药物提供更加经济和高效的生产流程。我们的目的是利用智能材料减少步骤，使纯化流程更加可靠，即使药物分子不同，相同的纯化步骤同样可以发挥作用。通过此方法，我们可以帮助制药公司缩短进行纯化工艺开发工作的时间。

其中一种产品，即3M™ Emphaze™ AEX复合澄清膜，目前正应用于新冠肺炎治疗和疫苗研制当中。开发该产品是为了取代一个简单的过滤步骤，主要将大块的细胞和细胞碎片去除。当我们在企业研究实验室开始早期开发工作时，我们假设我们的产品也可以去除可溶性污染物，使同一个设备同时具有两个功效。通过这个澄清膜，两个工艺步骤现在合为一体。

无纺布是我们3M的基本技术之一，也是这项技术的关键。简单来说，无纺布是一种纤维垫。我们将这项技术用于纯化，将带正电的聚合物嫁接到无纺布上，制作成一种既可以作为过滤器又能结合带负电分子的材料。我们想要保留的蛋白质一般带正电，而大多数污染物带负电。因此，蛋白质产品通过过滤器，而带负电荷的污染物，包括细胞块和可溶的污染物，比如DNA，则粘附在过滤器上面。这有助于在前端产生更纯净的产品，并在整个过程中实现更稳定的流体质量把控。

当我们开始测试这种产品时，我们还从客户那里了解到该产品可以纯化过程早期去除DNA，且可以使后续的分离过程更为有效。对许多客户来说，这进一步缩减了下游步骤，也增加了药品产量。

Hester: 当我们拜访客户时，我们会感受到我们的纯化产品正在改善和拯救生命。新冠肺炎通过很多方式让我们大家了解到那些受到生命威胁的患者经历。这个时候，每个人都在等待疫苗。但是总有一些处于这种情况下的患者希望得到治疗，并在等待治愈发生--例如癌症和其他疾病的患者。得知我们的努力加速了这些治疗方法的开发，我们小组的每个人都受到了激励。我们的生物制药客户需要解决真正的难题，而我们可以通过应用我们的3M科学帮助客户，去改善每一个人的生活。