促进疫苗生产需要适当的灵活性
作者:编辑部
2021-11-03
摘要:获得Covid-19疫苗的机会不平等,这源于生产短缺。在制造过程中建立更多的灵活性可以起到帮助作用,今天一起聊聊如何实现灵活性。

在这场大流行中,全球为加速开发安全有效的疫苗做出了前所未有的努力,并迅速扩大了疫苗制造能力。然而,在进一步扩大疫苗制造能力以满足高于预期的需求方面所面临的挑战,以及由此造成的疫苗获取方面的不平等,突出表明我们过去在建设疫苗激增能力方面的投资不足。这是一个疫苗公司、政府和多边机构必须正视的问题,以改善新冠疫苗的中期获取,并使人类更好地应对未来的大流行病。

很多机构研究分析了扩大已批准的疫苗制造能力的金融工具。但是,在做出关于生产的决定之前,必须开发出有效的疫苗。而且,正如寻找Covid-19疫苗的竞赛向我们表明的那样,在开发阶段,往往不清楚哪种平台(mRNA、病毒载体等)在驯服掠夺性病原体方面具有最大的成功可能性。即使是目前已获批准或授权的Covid-19疫苗,大流行病的未来发展轨迹也充满了不确定性,进而影响到疫苗的生产。

因此,我们最好的赌注在于灵活性。疫苗开发商必须准备好修改疫苗,以针对引起Covid-19的病毒变体,并迅速生产足够的剂量。如果Covid-19成为流行病,未来几年可能需要进行变种匹配的年度加强注射,这将取决于更灵活的制造能力。

同样,任何作为应对未来病原体准备工作一部分的长期激增能力都需要有足够的灵活性,以便从一个疫苗制造平台转向另一个。这种灵活性也将有助于任何新的生产基地的可持续性,使其能够在疫情爆发之间转为生产常规疫苗。


成本和灵活性之间的权衡

疫苗是复杂的生物制品,从原材料到包装,需要几个月甚至几年的时间。目前,大多数大型疫苗生产设施专门生产单一产品,以实现规模经济,但这种方法也是非常不灵活的。没有办法在同一生产厂内从生产一种疫苗快速切换到另一种疫苗。虽然单克隆抗体和专门的基因疗法是利用高度灵活的制造技术制造的,但与大规模疫苗生产所需的设施相比,这些设施相对较小。

大流行病为工艺灵活性提供了新的动力。柔性制造需要模块化设施,允许制造商重新配置设备,如一次性生物反应器(在受控条件下培养细胞的设备)以适应新产品或工艺。

但灵活性是有代价的。在大批量,例如超过5亿剂疫苗的情况下,灵活的生产可能无法与使用大型不锈钢或玻璃容器/反应器的专门生产所提供的规模经济相媲美。事实上,在某些情况下,由于不同疫苗所需的操作方式截然不同,这可能是不可行的。

因此,如果我们要在全球范围内最大限度地普及疫苗,设计一个具有适当灵活性的疫苗生产网络就变得至关重要。否则,低收入国家将继续获得不一定对新变种最有效的疫苗。


“稀疏”的设计

设计一个最灵活的疫苗生产网络是一个数学分析的问题,我们中的一个人已经对此进行了相当详细的研究。我们的目标是构建一个“稀疏”的网络,在特定类型的需求不确定情况下实现预期性能指标的最大化,以取代完全灵活但往往不可行的设计。

这里有一个简单的解释。一个植物与它能生产的疫苗类型(如mRNA、病毒载体、蛋白质亚单位)相连接。挑战在于,植物疫苗配对的网络结构必须在不确定的情况下建立,即在每种疫苗类型的效力和由此产生的需求变得清晰之前。当然,如果成本不是一个问题,完全灵活的设计将是理想的。然而,由于成本太高,下一个最佳解决方案往往是一个“稀疏”网络,即边或链接数量较少的网络。

一个非常有用的稀疏灵活性设计是长链,长链是最好的稀疏设计。尽管两个网络都由各自生产两种类型疫苗的工厂组成,但C的工艺灵活性比B高得多。

此外,当需求没有远远偏离平均水平时,长链的表现几乎与完全灵活的设计一样好。对于更多的常规疫苗,如儿童的五价疫苗,也许还有考虑到平均需求非常高的Covid疫苗,需求的波动性可能低到足以让长链设计表现得相当好,在这种情况下,我们可以实现灵活性的好处,而不必投资于完全灵活性。然而,要预测针对任何未来新型病原体的疫苗需求则更为困难。

很明显,每个公司为自己的利益行事,不可能总是设计出最灵活的整体网络。需要国家政府和超国家实体进行协调,以“引导”各个公司将适当程度和适当类型的灵活性嵌入制造网络。


用灵活性拥抱不确定性

制造业和分销业的灵活性不仅是一个物理或工程上的壮举;它也是关于创造灵活的决策和工作流程。稀疏的灵活性制造网络模型可以作为设计指南和启发式方法,用于资本支出和建设新疫苗工厂的其他决策。它们也可以为疫苗采购和分销的过程带来好处。

每条运输通道和仓库都应该被设计用来处理每一种具有不同温度和储存要求的疫苗,还是应该为某些类型的疫苗设置专门的仓库(或仓库中的特殊房间)?诸如此类的难题会让我们一次又一次地回到灵活性和成本效益之间的权衡上。当我们努力解决设计一个灵活的疫苗供应网络以最好地满足社会需求的确切问题时,上述分析可以成为谈判最佳平衡的可靠指南。


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