Apskritai paėmus gaminti skiepus nuo virusų galima dviem būdais. Pirmasis – tai laiko išmėgintas būdas: konteineriuose, vadinamuose bioreaktoriais, auginamos ląstelių kultūros, į kurias patenka virusas ir kurios vėliau vienaip ar kitaip naudojamos gaminti skiepus. Taip auginamos ląstelės gali būti daugelio rūšių (vabzdžių, žmogaus inkstų, beždžionės inkstų, žiurkėno kiaušidžių), o iš jų gaunami skiepai taip pat skirtingi. Jie gali būti pagaminti iš silpnesnių arba negyvų viruso, nuo kurio norima apsisaugoti, versijų; gyvų, tačiau skirtingų ir ne tokių pavojingų virusų, kurie turi vieną ar du iš tikrojo viruso paimtus genus; arba iš izoliuotų viruso baltymų. Svarbiausia, kad skiepai organizmui suteiktų (arba paskatintų organizmą pasigaminti) elementą, kurį imuninė sistema išmoksta pažinti ir pulti tuo atveju, jei kartais pasirodytų tikrasis virusas.
Nauji metodai
Kitas metodas išrastas neseniai ir naudojamas gaminti mRNR skiepus, pavyzdžiui, „Moderna“ ir „Pfizer“, kuriuos sukurti paskatino pandemija. Juos gaminant auginti ląsteles reikia tik proceso pradžioje. MRNR – tai medžiaga, kuri iš ląstelės DNR perneša nurodymus, kaip gaminti baltymus, į molekulių gamyklas, vadinamoms ribosomomis. Covid-19 atveju tokios nuorodos padeda kurti baltymus, randamus ligą sukeliančio viruso SARS-CoV-2 paviršiuje. Jei mRNR tinkamai laikoma ir įvedama į organizmą, ji gali paskatinti paskiepyto žmogaus kūno ląsteles kurti baltymus, o imuninė sistema išmoksta juos atpažinti. Taigi norint pagaminti tokius skiepus reikia sukurti daug reikiamos mRNR.
Šis procesas išties pradedamas nuo ląstelių, tačiau ne gyvūnų, o bakterijų. Tačiau tuo viskas nesibaigia. Į bakterijas (naudojama gana gerai pažįstama E. coli rūšis) įterpiama tos SARS-CoV-2 genomo dalies, kuri apibūdina baltymus, DNR versija (nors tai ir šiek tiek trikdo, SARS-CoV-2 genai, kaip ir daugelio virusų, sudaryti iš RNA). Tada bakterijoms kelias dienas leidžiama daugintis, o vėliau jos atveriamos, paimama jų DNR ir izoliuojama baltymų geno DNR versija, kuri vadinama DNR modeliu.
Išgrynintas modelis sumaišomas su reikalingais fermentais ir prisotinamas molekulių, vadinamų nukleotidais – cheminių „raidžių“, iš kurių sudaryta RNR. Tada fermentai pasinaudoja modeliu ir ima gaminti daugybę reikiamų mRNR. Jos surenkamos ir sudedamos ir mažyčius riebius burbuliukus – ir sukuriami skiepai.
Tiek ląstelių kultūrų, tiek mRNR skiepai turi privalumų ir trūkumų. Ląstelių kultūrų skiepai jau gerai įsitvirtinę. Tokių skiepų versijos naudotos dar pirmuosiuose pasaulio skiepuose. Tačiau išlaikyti gyvūnų ląsteles gyvas ir sveikas – sudėtinga. Tam paskirta visa bioinžinerijos atšaka. Skiepų gamintojai, kuriems reikalingos gyvos ląstelės, nuolat patiria sunkumų dėl jų kiekio. Naudoti tokį metodą ir greitai pagaminti didelius kiekius skiepų labai sunku.
Būtent apie tokius sunkumus kalbėjo „AstraZeneca“ vadovas Pascalis Soriotas sausio 26 d., bandydamas paaiškinti, kodėl įmonė nesugebėjo pagaminti tiek skiepų dozių, kiek, kaip teigia ES, buvo pažadėjusi. „AstraZeneca“ – tai Anglijos ir Švedijos įmonė, kuri, bendradarbiaudama su Oksfordo universitetu, sukūrė vienus pirmųjų patvirtintų skiepų. P. Soriotas Italijos laikraščiui „La Repubblica“ teigė: „Norint didinti gamybos mastą, atsiranda trikdžių, atsiranda problemų. Geriausia mūsų gamykla iš vienos partijos pagamina triskart daugiau skiepų negu blogiausia.“
Kaip išvengti kamščių
Iš vieno bioreaktoriaus gauti kaip įmanoma daugiau skiepų – ne tik mokslas, bet ir menas. Svarbu, ar turimos ląstelės sveikos. Taip pat svarbios ir aplinkos sąlygos gamyklos patalpose. „AstraZeneca“ nesugebėjo pasiekti gamybos tikslų, kuriuos išsikėlė pati – iš to galima spręsti, kaip sunku nuspėti, kada bus atrandama reikiama biologinė pusiausvyra. Įmonė teigia, kad sukurti gamyklą nuo nulio reikia nuo šešių iki devynių mėnesių, o ir tai įmanoma tik dirbant su patyrusiais partneriais ir skubiu tempu. Šiuo metu „AstraZeneca“ bendradarbiauja su 25 gamybos organizacijomis 15 oje šalių.
Dideliu mastu gaminti mRNR skiepus taip pat sunku. Didžiausia problema – apsaugoti mRNR molekules nuo aplinkos, kuria joms reikia keliauti, kad pasiektų skiepijamo žmogaus organizmą, ir nuo paties organizmo, jas puolančio pakeliui į ribosomas, kur jas iššifruos.
Apsaugoti nuo aplinkos reikalinga strategiškai išdėliotų šaldytuvų serija, vadinama šaltąja grandine. O tam, kad molekulės būtų apsaugotos nuo organizmo, reikalingi riebūs burbuliukai.
Tokių burbuliukų gamyba iki pandemijos buvo labai smulki. Nedidelė Austrijos įmonė „Polymun Scientific“ – viena iš vos kelių juos gaminti mokančių įmonių. Anksčiau burbuliukai naudoti tik specializuotiems vėžio gydymo metodams. Juos gaminti dideliu mastu, kaip dabar, iki šiol dar niekad nebuvo bandyta, todėl neaišku, ar tai nesutrukdys nenutraukiamai gaminti mRNR skiepus.
Yra ir kitų etapų, kuriuose gali susidaryti kamščiai. Visų pirma, gamyklos, kuriose gaminami skiepai, turi atitikti aukštus standartus, vadinamus „gerąja gamybos praktika“ (GMP). Tačiau šiuo metu GMP gamyklų trūksta. Pasak Bostono įmonės „GreenLight Biosciences“ vadovo Andrey Zaruro, šiuo metu jo įmonė turi darbuotojų, kurių vienintelis darbas – skambinėti telefonu ieškant GMP patalpų, kuriose būtų galima gaminti skiepus. Tačiau pasiūlymų nėra. Dėl to jis svarsto nusipirkti įmones, kurių skiepai pasirodė neveiksmingi – vien tam, kad galėtų naudotis jų patalpomis.
Taip pat trūksta ir tokių žaliavų kaip nukleotidai. Pasak dr. A. Zaruro, JAV cheminių medžiagų įmonė „Thermo Fisher“ išleido 200 mln. dolerių patalpoms Lietuvoje, kur žada pradėti gaminti šias molekules (pati įmonė to nepatvirtino).
Negana to, dar daugiau sunkumų gali kilti dėl pagamintų skiepų transportavimo ir platinimo, o dėl to viskas gali užtrukti dar ilgiau. Skiepus būtina laikyti specialiuose nereaktyviojo stiklo ampulėse. Dalį skiepų, pavyzdžiui, dabartinę „Pfizer“ mRNR skiepų versiją, reikia laikyti labai žemoje temperatūroje – tačiau gali būti, kad ši problema netrukus bus išspręsta. Vienas iš mRNR skiepų technologijos išradėjų Drew Weissmanas teigia, kad šiuo metu bandomos dozės, kurios 4 °C temperatūroje turėtų išsilaikyti tris mėnesius.
Kai tiek ląstelių kultūrų, tiek mRNR skiepų gamyba bus vykdoma dideliu mastu, o kamščių nebeliks, gali atsirasti kitoks išbandymas – kaip greitai pavyks kurti naujus skiepus, kurie padėtų apsisaugoti nuo atsirandančių naujų viruso atmainų. Niekas negali užtikrinti, kad jau patvirtinti skiepai apsaugos ir nuo kitų atmainų, todėl gali būti, kad prireiks naujų skiepų.
Gali būti, kad šiuo atžvilgiu mRNR skiepai turi privalumą. Jų gamybos sistemai reikės tik vieno paprasto pakeitimo – pačioje pradžioje įterpti naujosios atmainos baltymo DNR modelį. Tuo tarpu ląstelių kultūrų skiepus kovojant su kiekviena nauja viruso atmaina iš dalies reikės kurti iš naujo.
Didelio masto gamyba
Gamintojai (pavyzdžiui, Kinijoje) kurie naudoja senesnes ląstelių kultūrų technologijas, turės pakeisti visą gamybos procesą. Naujesnės sistemos (pavyzdžiui, „AstraZeneca“ sistema) kuriose naudojamos ląstelės, specialiai sukurtos taip, kad naujos jų nešamų virusų baltymų genų atmainos nedarytų joms įtakos, turėtų sugebėti prisitaikyti per maždaug tiek laiko, kiek reikia nuo nulio pradėti naują kultūrą – maždaug mėnesį. Pasak dr. D. Weissmano ir dr. A. Zaruro, sukūrus skiepus nuo naujos atmainos, tam, kad būtų galima pradėti juos gaminti dideliu mastu, prireiktų kelių mėnesių. Jei iš tiesų atsiras naujų dabartiniams skiepams atsparių viruso atmainų, naujus skiepus bus būtina gaminti greitai ir užtikrintai.