编者按
在后疫情时代,我们回顾mRNA疫苗的崛起,往往惊叹于其速度。但作为行业从业者,我们更想窥探的是:在极致的速度背后,质量控制(QC)和工艺验证(Process Validation)是如何跟上的?
近期,Pfizer的Carly Daniels分享了一份名为《Delivering COVID Variant Vaccines in ≤ 100 days》的技术报告。这份报告剥离了商业宣传,直击CMC核心——即如何利用 “平台化分析方法(Platform Analytical Procedure)” 和 “历史数据桥接”,在保证合规的前提下大幅缩减时间线。
我重构了这份报告,剔除了基础科普,重点梳理了其mRNA结构设计、LNP工艺复用逻辑以及最关键的分析方法验证策略。对于从事生物药CMC、RA及工艺开发的同仁来说,这绝对是一份教科书级的参考案例。
结构决定命运:mRNA设计的稳定性三角
"Structure is the king." 在mRNA疫苗的开发中,序列的更替看似简单,实则牵一发而动全身。
Pfizer在应对变异株时,并未改变其底层的mRNA架构,而是采用了高度模块化的设计。报告指出,虽然Spike蛋白的编码区(ORF)因变异株而异,但维持稳定性和表达效率的“压舱石”并未改变:
5' Cap (5'端帽子结构):不仅关乎加帽率,更是逃避机体先感应和启动蛋白合成的关键。
Poly(A) Tail:长尾效应直接影响半衰期,Tail elongation是稳定性和翻译效率的保障。
UTRs (非翻译区):作为调控元件,调控翻译效率。
💡科学家笔记: 这种设计的精妙之处在于,只要Flanking Regions(侧翼区域,即UTRs、Cap、Tail)保持不变,理论上不同变异株mRNA的物理化学性质(如亲疏水性、电荷分布)将高度相似。这为后续的“平台化分析”奠定了物理基础。
图1.COVID Variants mRNA结构示意图
制造工艺的“复制粘贴”:从IVT到LNP
如果说mRNA序列是软件,那生产工艺就是硬件。Pfizer能实现“百日冲刺”的核心,在于其生产工艺 的高度可重复性。
从报告中我们可以看到一个清晰的 Scale-up 路径:
Plasmid DNA (pDNA):利用基因治疗积累的pDNA平台,快速置换Spike序列。
Drug Substance (DS):基于流感疫苗合作(自2018年起)建立的IVT(体外转录)平台,实现了从5mL到250mL乃至商业化规模的无缝放大。
Drug Product (DP):LNP(脂质纳米颗粒)配方保持完全一致。
💡科学家笔记:
Ionizable Cationic Lipid:核心中的核心,负责内体逃逸(Endosomal escape)。
PEG-Lipid:提供Colloidal stabilization,控制体内循环时间。
Structural Lipids:维持颗粒结构的稳定性。
在开发二价疫苗(Bivalent)时,团队面临的一个挑战是:如何确保两种不同mRNA在同一个LNP中的均一性?
Pfizer的策略简单而粗暴(且有效):保持总mRNA浓度不变,将Original和Omicron变异株按1:1混合。由于LNP制备工艺参数未变,且两种mRNA理化性质相似,最终证明了充分的混合均匀性。
图2.mRNA产品生产平台 <左右滑动查看更多>
监管的艺术:ICH Q2 (R2) 与平台化验证
这是本报告最Hardcore、也是对CMC人员最具启发的部分。
当变异株像走马灯一样出现(Alpha -> Delta -> Omicron BA.1 -> BA.4/5),如果每一个新序列都要进行全面验证,100天连做验证都不够。
Pfizer在这里祭出了大杀器:ICH Q2 (R2) 指南中的“Platform Analytical Procedure”概念。
核心逻辑:
当新分子(变异株mRNA)在生产工艺、骨架和GMP合规性上与“母体”高度一致时,可以豁免全套验证,转而采用 "Extension of Validation"(验证延伸) 策略。
实战操作指南:
无需重新验证的属性 (Leverage Historical Data):
通用属性:外观、pH、渗透压。
LNP相关属性:粒径(Size)、包封率(Encapsulation)、脂质含量。
原因:因为序列变化不影响LNP的物理组装。
策略:Document scientific rationale(记录科学原理)+ 确认实验室条件下的预期结果。
必须重新/补充验证的属性 (Critical Parameter Change):
Identity (鉴别):必须开发针对新变异株序列的引物(Primers)。
Potency (效价):需评估Spike突变是否影响抗体结合。
策略:Design variant-specific primers -> 在平台方法框架内验证 -> 挑战ICH Q2要求的特异性等指标。
💡科学家笔记: 这种“Risk-based approach”极大减少了重复劳动。对于非平台方法(Non-platform method),则依然需要Product-specific full validation。这种区分对待的智慧,是RA与CMC团队紧密合作的成果。
图3.平台分析方法的适用性评估流程图
极限竞速:从BA.1到二价苗的敏捷转身
数据展示了Pfizer如何在极短时间内完成两次重大Pivot:
Omicron BA.1 单价苗:
Day 0 (2021/12/08):收到变异株构建体。
Day 100 (2022/03/18):准备好Filing & Launch。
结果:按时交付,但此时病毒已经变了。
二价苗(Original + BA.4/BA.5):
2022/06/28:FDA VRBPAC会议建议开发针对BA.4/5的二价苗。
2022/08/31:获得EUA授权。
耗时:仅仅64天!
这一过程展示了 "At-risk work" 的重要性。在监管机构最终拍板前,Pfizer已经针对多种潜在变异株(Multiple variant scenarios)开始了内部准备。这种前置性的R&D投入,结合上述的平台化验证策略,才使得64天获得EUA成为可能。
图4.2022年秋季二价加强针的开发时间轴
结语与展望
Pfizer的这份百日报告,实际上是给全行业展示了一套 “大流行时代的CMC生存法则”。
它告诉我们:
平台技术积累是王道:没有2018年开始的流感mRNA合作铺垫的IVT工艺,就没有COVID疫苗的快速响应。
分析方法的前瞻性设计:在方法开发初期就考虑到多产品的兼容性(Platform Analytical Procedure),能为后续变更节省数月的验证时间。
监管互动:Early, high-level feedback from regulators 至关重要。
随着病毒的持续演变,这种“百日响应”模式或将成为生物制药行业的New Normal。
引用来源:
Delivering COVID Variant Vaccines in ≤ 100 days, Carly Daniels, Pfizer Inc, 2025.
互动话题:
ICH Q2 (R2) 生效已逾一年,在你们最近的IND申报中,是否真正成功利用“平台分析方法”豁免了部分验证工作?欢迎在评论区留言探讨。
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