Buzz
Tại nhà máy sản xuất ở Chesterfield, Missouri, Mỹ, hàng tỷ tỉ con vi khuẩn đang tạo ra chuỗi DNA chứa gen của virus corona. Đây là bước quan trọng để sản xuất vaccine COVID-19 của Pfizer-BioNTech. Một quy trình phức tạp kéo dài 60 ngày và đòi hỏi sự hợp tác giữa các cơ sở sản xuất của Pfizer ở 3 bang khác nhau. Kết quả là hàng triệu liều vaccine đông lạnh sẵn sàng giao đến mọi nơi trên thế giới.
Bước 1: Rút DNA từ kho lạnh
Cách khoa học thu thập DNA cho vaccine COVID-19
Bước 2: Tạo điều kiện cho sự phát triển tế bào
Các lọ chứa vi khuẩn được điều chỉnh sẽ được đưa vào một dung dịch màu hổ phách, tạo ra môi trường vô trùng và ấm để thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của vi khuẩn.
Bước 3: Quá trình lên men hỗn hợp
Vi khuẩn sẽ trải qua quá trình sinh trưởng qua đêm, sau đó chúng sẽ được chuyển vào một thùng lên men chứa 300 lít dung dịch dinh dưỡng. Hỗn hợp này sẽ được lưu trong thùng trong 4 ngày, với vi khuẩn nhân lên mỗi 20 phút, tạo ra hàng tỷ vòng plasmid.Bước 4: Thu thập và làm sạch DNA
Khi quá trình lên men hoàn tất, nhóm nhà khoa học sẽ thêm một số chất hóa học để phá vỡ tế bào vi khuẩn, giải phóng plasmid. Hỗn hợp sau đó được tiệt trùng để loại bỏ vi khuẩn, chỉ giữ lại plasmid.
Bước 5: Kiểm tra chất lượng
Plasmid sẽ trải qua các kiểm tra về độ thuần khiết, so sánh với các mẫu trước đó để đảm bảo chuỗi gen của coronavirus không bị thay đổi.
Bước 6: Cắt plasmid
Nếu plasmid vượt qua kiểm tra chất lượng, một số enzyme sẽ được thêm vào hỗn hợp. Các enzyme này sẽ cắt vòng plasmid tại các vị trí định, tách gen của virus corona thành những đoạn thẳng. Quy trình này, gọi là linearization, mất khoảng 2 ngày.
Bước 7: Lọc DNA
Bước 8: Đông lạnh, đóng gói và giao hàng
Mỗi ống DNA sẽ được đóng lạnh, đóng gói vào túi, niêm phong và mỗi túi sẽ có màn hình nhỏ ghi lại nhiệt độ trong quá trình vận chuyển. Mỗi container sẽ chứa tối đa 48 ống và đủ lượng đá khô để duy trì ở -20 độ C. Các container sau đó được khóa lại để ngăn chặn sự can thiệp và được giao đến nhà máy sản xuất & nghiên cứu của Pfizer tại thị trấn Andover, bang Massachusetts.
Bước 9: Chuyển DNA thành mRNA
Bên trong nhà máy tại Andover, mỗi ngày, 5 ống DNA được rã đông, sau đó trộn chúng với các hỗn hợp khác. Trong vài giờ, enzyme sẽ đọc mã di truyền trên DNA và tạo ra chuỗi mRNA. Khi hoàn tất, vaccine sẽ giới thiệu mRNA vào tế bào con người, kích thích tế bào đọc gen của virus corona và bắt đầu sản xuất các protein virus. Dung dịch này sẽ được đổ vào một bồn, sau đó lọc để loại bỏ DNA, enzyme và tạp chất khác. Mỗi lô sẽ sản xuất 7,5 triệu liều vaccine.
Bước 10: Kiểm tra mRNA
Vaccine của Pfizer-BioNTech là vaccine mRNA đầu tiên được phê duyệt khẩn cấp để sử dụng cho người. Các nhà khoa học chuyên về phân tích sẽ liên tục kiểm tra các mRNA để xác định tính thuần khiết của chúng và xác nhận rằng trình tự gen có đúng hay không. Kết quả là 10 túi mRNA được sinh ra, mỗi túi chứa 16 lít và đây chính là nguyên liệu thô cho 750.000 liều vaccine.
Bước 11: Làm lạnh lại, đóng gói và giao hàng
Các túi mRNA tiếp tục bị đông lạnh ở -20 độ C và chuyển đến nhà máy Pfizer ở Kalamazoo, Michigan. Tại đây, chúng được xử lý để tạo thành vaccine hoàn chỉnh và đóng gói vào các lọ nhỏ. Một số mẫu nhỏ sẽ được gửi ngược về nhà máy tại Chesterfield để kiểm tra một lần nữa.Nhà máy tại Andover có khả năng sản xuất 2 lô mRNA mỗi tuần, mỗi lô có 10 gói. Nhà máy đã thực hiện thử nghiệm lô đầu tiên vào tháng 7 năm 2020 và gấp đôi năng lực sản xuất mRNA khi thêm dây chuyền thứ hai.
Nhà máy tại Mainz, Đức, thực hiện quy trình tương tự và sau đó gửi túi mRNA đã lọc về nhà máy tại Puurs, Bỉ.
Bước 12: Chuẩn bị mRNA
Nhà máy tại Kalamazoo sẽ tiếp nhận túi mRNA, bảo quản đông lạnh cho đến khi cần và sau đó rã đông để sản xuất 3,6 triệu liều vaccine. mRNA sau khi rã đông sẽ được trộn với nước để chuẩn bị cho quá trình sản xuất.
Bước 13: Chuẩn bị lipid
Đồng thời với việc rã đông mRNA, các nhà khoa học sẽ chuẩn bị lipid dầu để bảo vệ mRNA và giúp chúng thâm nhập vào tế bào con người. Các lipid sẽ được trộn với ethanol, dung dịch này sẽ được loại bỏ khỏi sản phẩm vaccine khi quá trình hoàn tất.
Bước 14: Sắp xếp “lắp ráp” vaccine hoàn chỉnh
Một tủ chứa 16 bơm được điều khiển chính xác sẽ tiến hành bơm mRNA vào dung dịch lipid, sau đó kết hợp chúng để tạo ra các hạt lipid siêu nhỏ.
Khi lipid tiếp xúc với chuỗi mRNA, điện tích sẽ hút chúng lại với nhau trong chỉ vài nano giây. mRNA đã được “đóng gói” bởi nhiều lớp lipid, tạo ra một lớp dầu bảo vệ các hạt vaccine.
Việc đồng bộ 2 hệ thống bơm (mỗi hệ thống gồm 8 chiếc bơm) không phải là lựa chọn tối ưu, nhưng các kỹ sư của Pfizer quyết định mở rộng công nghệ hiện tại thay vì phát triển một thiết bị trộn vaccine mới có công suất cao hơn nhưng chưa được thử nghiệm, ít nhất là ở thời điểm này. Các vaccine mới được sản xuất để loại bỏ ethanol, cô đặc và lọc thêm một lần nữa để loại bỏ tất cả tạp chất, sau cùng đem đi tiệt trùng.
Bước 15: Chuẩn bị lọ chứa hoàn chỉnh
Hàng trăm nghìn lọ chứa vaccine sẽ trải qua quá trình rửa và tiệt trùng bằng nhiệt độ cao. 13 chiếc camera sẽ kiểm tra và chụp hơn 100 ảnh của mỗi lọ. Nếu phát hiện bất kỳ vết nứt hoặc dấu hiệu lạ nào, lọ đó sẽ được loại khỏi dây chuyền. Máy đóng chân không sẽ đảm bảo rằng mỗi lọ không có rò rỉ.
Bước 16: Đổ vaccine vào lọ chứa
Dây chuyền chứa vác lọ chứa sẽ bị thu gọn ở một đầu để chúng được sắp xếp thành một hàng. Hệ thống máy sẽ bơm 0,45ml dung dịch vaccine cô đặc vào từng lọ, đủ để tạo ra 6 liều vaccine sau khi pha loãng. Mỗi lọ sẽ được bọc giấy bạc và đậy nắp màu tím. Công suất của dây chuyền hiện là 575 lọ mỗi phút.
Vaccine, mặc dù đã được làm nguội, sẽ nhanh chóng nóng lên trong quá trình đóng chai. mRNA có thể bị hủy nếu không đông lạnh trong khoảng thời gian ngắn. Nhà máy ở Kalamazoo chỉ có 46 giờ để đưa vaccine lỏng vào các lọ và tiếp tục đông lạnh chúng.
Bước 17: Đóng gói, đông lạnh và kiểm tra kỹ thuật
Các lọ đã được bơm vaccine sẽ được kiểm tra thêm lần nữa, dán nhãn và đóng goi 1vào những khay nhựa nhỏ, mỗi khay chứa 195 lọ. Các khay này sẽ chồng lên nhau (5 khay / chồng) và đưa vào một trong số 350 máy lành lạnh công nghiệp, mỗi máy chứa được 300 khay.
Sẽ cần vào ngày để vaccine giảm xuống nhiệt độ -70 độ C, nhiệt độ cần thiết để lưu trữ lâu dài. Mỗi máy làm lạnh đều được kiểm tra liên tục để đảm bảo rằng nhiệt độ cực lạnh này có thể đạt được.
Khi đã được làm đông, các lọ vaccine sẽ được lưu trữ 4 tuần cho mục đích thử nghiệm. Các mẫu sẽ dc trích ra và gửi về nhà máy Andover, cũng như về nhà máy ở Chesterfield để lưu mẫu.
Pfizer hiện cần 60 ngày để hoàn thành quy trình sản xuất ra một lọ vaccine từ đầu đến cuối, một nửa trong số đó là dành cho khâu kiểm tra.
Bước 18: đóng gói và giao vaccine thành phẩm
Sau hàng tuần kiểm tra kỹ thuật, vaccine đã sẵn sàng để giao. Công nhân lấy khay từ máy làm lạnh và đóng gói chúng vào hộp có cảm biến vị trí và nhiệt độ. Mỗi khay chứa 195 lọ, và mỗi thùng chứa được tối đa 5 khay.
Mỗi thùng còn có thể chứa đến 20kg đá khô, và Pfizer phải tự sản xuất đá khô vì lượng cần dùng là rất lớn. Công ty cũng đang nghiên cứu nhiều công thức vaccine khác nhau, trong đó có những công thức không yêu cầu trữ đông ở nhiệt độ cực thấp ở khâu cuối cùng.
Sản xuất vaccine thương mại đã bắt đầu từ tháng 9/2020, đến ngày 22/4, nhà máy đã giao hơn 150 triệu liều vaccine cho Mỹ, và dự kiến đến cuối tháng 5 sẽ là 220 triệu, đến giữa tháng 7 là 300 triệu.
Bước cuối cùng: Giao hàng và phân phối
Hiện đã có hơn 151 triệu người Mỹ, trong đó hơn một nửa là người trưởng thành, đã nhận ít nhất một liều vaccine COVID-19. Hơn 1 tỷ liều đã được phân phối trên toàn thế giới.
Bước tiếp theo, các công ty sản xuất vaccine đang nghiên cứu hiệu quả của phiên bản vaccine hiện tại đối với các biến chủng mới, đồng thời phát triển các công thức mới có thể giúp thế giới đối mặt với những biến chủng nguy hiểm này. Những biến chủng này có đột biến ở protein gai, khiến chúng gắn chặt hơn vào tế bào con người và có thể tránh một số loại kháng thể.
Pfizer và BioNTech đang tiến hành phát triển và thử nghiệm phiên bản vaccine mới để đối phó với thách thức này, có thể điều chỉnh công thức sản xuất hàng loạt để đối mặt với những biến chủng cụ thể.
Để làm điều này, Pfizer sẽ phải bắt đầu lại từ đầu chuỗi sản xuất, nơi nhà máy Chesterfield lưu trữ các vòng DNA. Một lô DNA mới, chứa gen của virus corona đã được điều chỉnh, sẽ tạo ra một loại vaccine có chút sự khác biệt, giúp hệ miễn dịch nhận biết các đột biến mới của virus corona.
Nguồn: NYtimes
