疫苗生产计划（VPP）将尖端科学和工程方法应用于质粒设计、细胞表达、纯化、配方和分析。这项工作的多学科性质要求在许多科学领域拥有专门知识，包括分子和细胞生物学、生物化学、生物物理、生物医学和化学工程以及传统药剂学。广泛的知识组合，加上强大的合作和创新文化，使VPP成为传染病研究领域最通用的产品开发组织之一。值得注意的成就包括开发新的四价和六价马赛克纳米颗粒疫苗来对抗流感，以及在生产和稳定人体免疫缺陷病毒（HIV）和呼吸道合胞病毒（RSV）的三聚蛋白候选疫苗方面取得突破。
疫苗生产计划组合包括多种传统和新型疫苗技术和生物制品，包括：
- DNA
- 蛋白质亚单位
- 肽载体蛋白结合物
- 包膜和非包膜类病毒颗粒
- 蛋白质纳米粒子
- 镶嵌多组分纳米粒子
- 单克隆抗体
- 多特异性抗体
- mRNA-脂质纳米粒
- 佐剂
流感嵌合多组分纳米颗粒的结构。左图：六价纳米颗粒的三维模型。中心：纯化纳米颗粒的2D Cryo-EM图像。右图：2D Cryo-EM数据的3D重建。
学分：
3D模型：丹·埃利斯（Dan Ellis）和华盛顿大学的朴永俊（Young-Jun Park）。Cryo-EM图像和型号：NIAID
VPP研究与技术
疫苗生产计划（VPP）是一个科学驱动的组织，是政府和生物制药行业之间的独特桥梁。VPP的研究将学术研究的严谨性与前沿发展相结合。由科学家和工程师组成的专业团队彼此、VRC和NIH内的其他实验室和项目以及学术和行业合作伙伴密切合作。
在VPP中密切合作的科学家和工程师专业团队如图所示
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细胞系开发小组
细胞系开发小组负责产生产生高水平且稳定的靶向疫苗或治疗蛋白的细胞系。这包括表达载体的构建、生产宿主细胞系的转染和稳定细胞池的生成，然后是对大多数疫苗产品的单细胞分离、放大和评估。最终细胞库最终用于支持临床试验材料的当前良好生产规范（cGMP）制造。
左：高通量细胞生长监测。中心：细胞悬液。右图：细胞培养、电镀和采样的自动化平台
学分：
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上游工艺开发组
上游工艺开发的研究重点是识别和优化工艺参数，以支持和控制生产生物反应器中哺乳动物或微生物细胞系的生长。由此产生的过程必须确保采用一种稳健且可扩展的方法来高效表达重组疫苗或其他感兴趣的蛋白质。开发始于自动微生物反应器（15至250 mL），并从3 L的台式生物反应器逐渐增加到50 L的中试规模。然后，将最终的工艺转移到外部，以根据cGMP法规实现临床材料的大规模生产。
左图：评估生长状况的自动化微生物反应器。右图：50L规模的细胞培养生产。
学分：
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下游工艺开发组
下游工艺开发利用多种纯化技术，从哺乳动物或微生物培养物收获中生产高质量的重组产品。单元操作包括整体过滤（去除细胞、细胞碎片或其他颗粒物质）、专门的色谱步骤（分离可溶性杂质，如宿主细胞蛋白质和DNA）以及专门的过滤和/或缓冲液交换步骤。最终，该过程被转移到外部，以支持高达2000 L细胞培养收获的规模执行cGMP。在这种生产规模下，高产工艺能够提供高达公斤的临床产品产量。
左：小型净化系统。中心：高通量平行超滤系统。右：中型凝胶色谱柱。
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分析开发小组
分析方法开发的目标是设计并鉴定特定结合活性、物理化学属性、杂质水平等领域的分析方法。这些方法用于表征和评估产品质量，定义为其生物活性（效价）、特性、纯度和稳定性。分析开发小组还负责将这些方法转移到cGMP生产现场的质量控制实验室。
左：高通量化学发光平台。中心：超高效液相色谱系统。右图：自动Western Blot系统。
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配方开发小组
配方开发小组负责开发配方，通过cGMP生产和临床试验确保候选疫苗的质量。物理压力、温度、光照和大气氧气等因素会影响疫苗的物理和化学稳定性。配方开发小组利用高通量方法，重点关注分子构象、胶体和热力学性质，以确定最佳稳定溶液条件和添加剂。
左：高通量背景膜成像粒子计数器。中心：装载微体积荧光试管。右：自动超滤液体处理器。
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科学行动小组
科学行动通过管理确保日常高效运作的基本支持系统，促进VPP的科学使命。这些系统包括采购、关键试剂和材料的管理、安全、文件保留、装运/接收，以及与NIH/NIAID小组和合作者的协调，包括世界各地的临床站点。
左图：运输生物制品。中心：校准关键试剂。右图：将细胞库转移到液氮储存
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