Entrega mundial rápida de vacunas mediante la reducción de la huella de los biorreactores

La distribución mundial de vacunas es fundamental para la erradicación de enfermedades mortales.

La distribución mundial de vacunas es fundamental para la erradicación de enfermedades mortales. En 1980, tras una intensa campaña de vacunación, la Asamblea Mundial de la Salud declaró erradicada la viruela. En 2020, hay menos de 500 casos nuevos de poliomielitis al año en el mundo.

En Estados Unidos, 14 enfermedades que antes eran mortales (como la difteria y el sarampión) están ahora casi eliminadas. Sin embargo, son mucho más prevalentes en países que no han podido llevar a cabo campañas de vacunación rigurosas.

La imposibilidad de llevar a cabo estas campañas de vacunación se debe con mayor frecuencia al coste prohibitivo de las vacunas. Cuando las vacunas se fabrican de forma más barata, pueden distribuirse en todo el mundo a costes mucho menores, lo que favorece la erradicación de enfermedades en todas partes.

La huella de la planta guarda una estrecha correlación con los costes de fabricación

El espacio es un bien precioso, en particular en las instalaciones de salas blancas GMP. Reducir la huella de los biorreactores y de otros equipos puede tener beneficios de gran alcance: en última instancia, una distribución de vacunas más barata y más extendida.

En cualquier contexto, reducir la huella reduce el coste global de los bienes producidos, lo que conduce a configuraciones más eficientes y rentables. En las configuraciones aguas arriba, la huella del biorreactor puede reducirse en gran medida mediante métodos de ingeniería innovadores para aumentar la densidad celular, lo que da mayores rendimientos con la misma configuración y más dosis de vacuna producidas sin aumentar los costes.

Intensificación de procesos: aumentar la productividad con un menor uso de equipos

El objetivo de la intensificación de procesos es aumentar la productividad reduciendo el tamaño necesario de la planta. Esto significa menores inversiones de capital para las nuevas instalaciones, menores costes generales durante toda su vida útil y un menor coste global de los bienes producidos, manteniendo o incluso aumentando la producción de la instalación.

En los biorreactores, la intensificación de procesos puede lograrse aumentando la densidad celular en el medio del reactor. Tradicionalmente, los cultivos celulares se hacían crecer en superficies 2D, y para escalar bastaba con aumentar la superficie disponible a la que podían adherirse las células.

Este método puede alcanzar una densidad celular de 20 millones de células/mL y requiere una gran huella de fabricación: el número de incubadoras y de cabinas de bioseguridad debe escalar con el tamaño del cultivo. Este sistema también requiere muchos operarios cualificados para supervisar los cultivos.

Tecnologías más recientes, como los microportadores, han permitido a científicos y fabricantes alcanzar densidades celulares significativamente más altas en huellas mucho menores. En 2014, el iCELLis de Pall alcanzó 100 millones de células/mL, y la cifra sigue aumentando. Actualmente, Univercells utiliza una subvención de la Fundación Gates para aumentar la densidad hasta unas impresionantes 250 millones de células/mL, con el objetivo de reducir lo suficiente el coste de fabricación de vacunas como para poder entregar vacunas contra la poliomielitis a países de renta baja y media a un coste de solo 0,15 dólares por dosis.

Caso práctico: Sartorius utiliza la intensificación de procesos para acelerar el desarrollo de vacunas

En un libro blanco de julio de 2020, Sartorius examinó la intensificación de procesos como método para acelerar el desarrollo de vacunas en respuesta a la COVID‑19. Señalaron que, a escala mundial, hay muchos más biorreactores de 2000 L inactivos en un momento dado que biorreactores de 20 000 L conformes con GMP. Estos biorreactores más pequeños son flexibles y pueden integrarse en skids móviles que permiten cambios rápidos de producto. El libro blanco afirmaba: «utilizando un proceso de cultivo celular intensificado… para producir 10 – 20 dosis de vacuna/mL, [es] posible realizar series de 2000 L y producir vacuna suficiente para ensayos a pequeña escala».

Escalar en paralelo (no en tamaño) puede maximizar la eficiencia de las instalaciones existentes

Escalar en paralelo («scaling out») las instalaciones de biorreactores significa aumentar la producción de reactores más pequeños, sin necesidad de pasar a reactores de escala de producción. Esto se hace aumentando simplemente el número de biorreactores más pequeños o aumentando la densidad celular dentro de un único reactor más pequeño.

El escalado en paralelo suele ser más fácil y más viable que escalar en tamaño desde biorreactores de 2000 L hasta reactores de 10 – 20 000 L. Esto se debe principalmente a que permite el crecimiento de cultivos a gran escala (y la producción de vacunas) sin necesitar las instalaciones diseñadas para biorreactores a gran escala (muy caros).

Una ventaja clave del escalado en paralelo de un proceso es que permite seguir utilizando biorreactores de un solo uso (SUB). Los SUB son más baratos, más flexibles y pueden lograr un tiempo de actividad significativamente mayor que los reactores de uso múltiple, pero por lo general tienen una capacidad máxima de unos 2000 L. Aumentar el número de SUB en una instalación y, al mismo tiempo, su densidad celular alcanzable puede salvar con éxito la brecha de capacidad de 10 veces entre un SUB y un biorreactor de escala de producción.

Esto reduce la huella necesaria de los biorreactores a escala comercial y puede ser especialmente útil en los ensayos de vacunas de fase 3, que requieren producir un gran número de dosis pero aún tienen resultados inciertos. Por tanto, la capacidad de satisfacer las necesidades de producción de los ensayos clínicos sin exigir el actual (enorme) nivel de gasto de capital podría permitir que un mayor número de productos biológicos llegue a los ensayos clínicos, con lo que un mayor número de vacunas nuevas llegaría antes al mercado y nos permitiría combatir enfermedades nuevas o raras con más eficacia que antes.

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