使用基于生物传感器的Biocore分析以应付当前疫苗开发中

使用基于生物传感器的Biocore分析以应付当前疫苗开发中的分析挑战FredrikSundberg，全球制药市场开发主管，GEHealthcareLifeSciencesMarcvanRegenmortel博士是国家科学研究中心(CNBS)的名誉主管，生物工艺学校，斯特拉斯堡大学，法国。什么是今天疫苗工业面临的挑战？今天我们正面对一种反常的情况――疫苗是世界上任何国家目前为止最有效的卫生保健干预。然而疫苗公司的效益水平一直很低，疫苗工业对投资商没有吸引力。最近发生的威胁全球健康的事件如SARS事件(严重的急性呼吸道综合症)和禽流感(由H5N流感病毒导致)有一定的有利影响，因为它改变了美国政府和普通民众对将来可能在全世界范围爆发流行病的风险和影响的观点。在过去的两年内国家疫苗预算已经被大大增加。而且许多个人也开始注入大量资金用于疫苗开发。另外一个积极的发展是许多国家决定积蓄以一定的价格购买的疫苗以鼓励公司承担疫苗开发。这种更新的利益的一个结果是落后的技术，例如在鸡胚卵中生产疫苗，将很快能够更快被生产疫苗的现代发酵工艺所取代。开发新的疫苗是否有其他的的障碍?疫苗的保护能力必须通过生物学中和分析测定，这种分析耗费时间、繁琐、昂贵并需要很多的实验动物。这些分析方法缺乏准确性。今年来已经开发了测定免疫学相互作用的新技术，它能够提供疫苗工业所需要的代理分析类型。这种含有生物传感器的技术是基于表面等离子体(SPR)共振光学现象，它已经彻底改变了抗原－抗体相互作用的测定，并能评估疫苗诱导产生的抗体应答的质量。生物传感器如何提供疫苗开发者所需要的信息?生物传感器如瑞典乌普萨拉GEHealthcareLifeScience开发的BiacoreTM设备系列，能测定由疫苗接受者产生的抗体能力，疫苗结合病原体就意味着抗击。疫苗诱导的抗体结合能力在生物传感器内实时测定，能够计算出抗原－抗体相互作用结合动力学。压制病原体的能力往往与抗体解离速率动力学有关(即在初始的结合后抗体从病原体上解离所需要的时间)。因此生物传感器作为一种代理方法在评估不同的疫苗摄入实验中是有用的。在疫苗研究开发和生产中生物传感器的其他应用SPR生物传感器已经成为分析病毒和病源微生物抗原结构的黄金标准。这个信息对于选择病原体的哪个抗原位点应该被整合到疫苗中是必需的。由于生物传感器提供了由疫苗引起的免疫应答的质量的定量信息，它们对于预测候选疫苗的可能效力非常有用。SPR传感器的另外一个主要应用是在质量控制领域。它对生产厂商是及其重要的，因为它使得制造商能够控制连续的疫苗批次的质量，并能够监测生产中或者保存条件的改变可能对产品特征的影响。0BiacoreT00每轮能够自动分析达到384个样品。和其他免疫学或物理化学设备相比较生物传感器有哪些优势?疫苗是一种必须拥有基于它的抗原活性的生物学活性免疫学产品。因此一种疫苗不能只在化学方面被表征。活性浓度只能通过分析疫苗抗原结合到小心选择的抗体上的能力来测定。生物传感器正是这种测定所选择的方法并能够获得非常准确的浓度值。由于在分析中使用的抗体试剂能够特异地结合疫苗抗原，即便是存在无数其他的物质，就没有必要为了测定它的浓度而首先纯化疫苗抗原。生物传感器使它能够测定疫苗接受者未经处理的血清中激活的抗体分子的浓度。理论上其他免疫学分析方法也能够用于测定抗体活性浓度，但是它们的准确性比生物传感器差，也不能检测带有低结合亲和力的分子。生物传感器技术优势的其他因素是有更好的准确性和能够获得结合相互作用的定量信息，如动力学。分析的自动化和速度是其他因素，明显提高了工艺开发和常规GMP生产的生产能力。生物传感器的价值是否在过去的疫苗R&D活性中被阐明过在过去5年内已经出版了几千篇科研文章，描述使用Biacore设备绘制病毒和致病微生物的抗原位点，并用于表征单克隆抗体结合性质。抗原位点信息对于选择潜在的候选疫苗是一个先决条件，而充分表征的单克隆抗体是检测疫苗抗原天然构象和疫苗产品质量控制的必需工具。已经发现生物传感器在质量控制方面、疫苗抗原的免疫原性的测定十分有用。在HIV-AIDS疫苗开发领域，已经出版的几百个使用生物传感器的研究证实了这种技术的有效性。经过多年的密集的HIV疫苗研究，现在能够普遍被接受的是经典的基于失活病毒的疫苗，减毒活疫苗或重组被膜蛋白将不能成功地诱导保护HIV感染的免疫应答。现在正在研究的许多新的疫苗方法追求的目标是为了减慢被感染个体的AIDS发展，而不是赋予完整的保护性免疫。也是在这个领域，SPR测定对于预测疫苗效力的价值是勿庸置疑的。生物传感器的另外一个重要应用是压制用于消极免疫治疗的单克隆抗体的开发，例如在孩子出生时组织HIV从母亲到孩子的传播。生物传感器是一种用于检测工程抗体亲和力和结合动力学的改进的可以选择的方法，这能够尽可能地选择最好的抗体，并生产大量的用于免疫治疗的产品。生物传感器研究已经为许多正在开发的其他疫苗提供了宝贵的信息。例如：抗疟疾、白喉、细菌性脑膜炎、细菌性牙周炎、破伤风、炭疽、铜绿假单孢菌、呼吸道合胞病毒、西尼罗河病毒、A型肝炎和B病毒、脊髓灰质炎病毒、口蹄病病毒和许多其他病毒的疫苗。