近日，免疫所动物疫苗制剂工程创新团队在活疫苗可室温保存疫苗关键制造技术——真空泡沫干燥工艺优化及规模化放大研究取得新进展，研究成果以题为“Thermostable vacuum foam dried Newcastle disease vaccine: Process optimization and pilot‑scale study”在线发表于《Applied Microbiology and Biotechnology》杂志（JCR 1区，IF=5.2）。该研究首次报道了采用真空泡沫干燥（VFD）工艺制备的耐热型新城疫活疫苗（NDV，LaSota株）的工艺优化和规模放大试验， 发现NDV-VFD弱毒活疫苗在无冷链条件下的长途储运中可保持97天的热稳定性，并且建立了从实验室-小试-中试规模的生产工艺，证明了真空泡沫干燥活疫苗工业化生产的可行性。
现有疫苗热稳定性差、严格依赖冷链储运，这不仅增加了疫苗成本，而且由于冷链断裂、疫苗失效从而导致免疫失败。新城疫（Newcastle disease, ND）是全世界家禽养殖造成巨大经济损失的家禽传染病之一，但目前全球范围内广泛使用的新城疫弱毒活疫苗（LaSota株）不耐热，亟需探索替代性的创新保存策略，以减轻疫苗对冷链的依赖。本研究团队在先前的实验室小规模研究表明，真空泡沫干燥可以提高新城疫活疫苗的热稳定性和长期保质期，同时保持免疫原性（https://doi.org/10.1208/s12249-022-02440-4）。通常来说，疫苗在获得注册及商业化许可之前，会经历3个主要阶段：1）实验室研发，旨在进行概念性验证；2）工艺优化和工艺放大研究，以验证其是否可进行规模化生产的能力；3）临床试验。尽管很多疫苗在实验室研发阶段都获得了令人振奋的结果，但是在从实验室到中试规模扩大生产过程中会遇到很多复杂问题，例如冻干机舱室体积及隔板面积的增加，可能会造成加热和冷却速率、隔板温度、蒸气压精度和水捕获效率的变化。因此，从小规模制备升级到中试规模生产需要对干燥程序进行优化和重复，以减轻该工艺未来可能会造成生产线上产品质量和批次不一致的技术挑战，这一工艺放大研究对疫苗商业化生产具有重要意义。因此，本研究旨在对实验室规模的NDV-VFD工艺进行优化，并进一步在中试规模中对优化的条件进行测试，从而为今后采用真空泡沫干燥工艺生产活疫苗提供必要的技术指导。
研究首先设置不同配苗比，检测疫苗起泡情况及45℃7天加速耐老化试验，确定NDV与T5的最佳配比为1:1或3:2。接下来采用1:1的病毒与保护剂的配苗比，确定最佳灌装量为瓶容量的13-17%。
优化的VD工艺条件为隔板温度25℃，最小总干燥时间44 h。在实验室规模下，使用优化条件制备的疫苗样品的病毒滴度损失≤1.0 log10，残余水分含量(RMC)低于3%，并且来自不同板层和不同位置的样品均一性较好。
同时，采用实验室优化工艺制备的NDV-VFD样品在无任何保温措施条件下进行长途运输和储存，从南京为起点，历经赤峰（内蒙古）、遵义（贵州）、深圳（广东），最终回到南京，全程在中国“旅行”了97天，中途经历了温度（9℃～37℃）和湿度（RH 50%～100%）变化，病毒活性仅下降0.56 log EID50/mL，而同步设置的NDV-FD疫苗对照（新城疫冻干疫苗）下降了1.61 log EID50/mL，进一步证明了NDV-VFD疫苗的热稳定性。
接下来，研究以实验室的最佳真空泡沫干燥工艺条件，对NDV进行了实验室-小试-中试（0.27M2——0.54 M2——7.5M2——15M2 ）逐级工艺放大，结果表明，实验室和中试规模下制备的NDV-VFD疫苗均可在37℃稳定保存90天，残水不超过3%。尽管本研究离实际生产应用还需要进一步的优化和多批次重复，但结果已证明了其具有大规模生产的潜力，并可为未来商业化生产提供技术支撑和理论依据。
据悉，现有商品化活疫苗均采用真空冷冻干燥工艺生产，并且在我国现行兽药典中，对于真空冷冻干燥活疫苗的加速耐老化试验普遍采用37℃ 7天或10天的标准；而本研究首次采用45℃ 7天作为真空泡沫干燥活疫苗加速耐老化试验标准，也从另一角度说明了该类疫苗具有更好的热稳定性。该技术为动物疫苗降低储运条件、提升出口能力，尤其是服务“一带一路”提供关键技术支撑。
动物疫苗制剂工程创新团队耐热剂型研究方向负责人吕芳副研究员为论文第一作者，团队负责人卢宇研究员和南非夸祖鲁-纳塔尔大学Thandeka Khoza博士为论文共同通讯作者。该论文是我院与南非夸祖鲁-纳塔尔大学联合培养博士成果之一，同时得到了江苏省重点研发计划（BE2020336）、江苏省农业科技自主创新资金（CX(22)2016）、南非国家研究基金121275和南非医学研究理事会等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s00253-024-13174-7