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Pourquoi le développement d'un vaccin prend-il autant de temps ?

Pourquoi le développement d'un vaccin prend-il autant de temps ?



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Le principe principal d'un vaccin est de prendre un virus désactivé, de le « montrer » au système immunitaire afin qu'il puisse « apprendre » à quoi il ressemble, donc si et quand le vrai virus nous attaque, notre système immunitaire est déjà préparé pour ce. Des vaccins ont été développés en utilisant cette idée même dans les années 1880.

Si tel est le cas, pourquoi faut-il autant de temps et d'efforts pour développer un vaccin, par exemple contre le covid-19 ? (et pourquoi y a-t-il plusieurs variantes avec différentes mesures de fiabilité ?) S'agit-il seulement d'équilibrer à quel point nous endommageons l'agent pathogène d'origine, trop de dommages et notre corps pourrait ne pas apprendre les identifiants corrects, et à peu de dommages et il pourrait toujours être actif assez pour causer la maladie?


La réponse de Roni Saiba explique bien ce qui se passe dans le développement actuel du vaccin et pourquoi cela demande tant d'efforts, mais je veux aborder directement la question de savoir pourquoi nous ne pouvons pas simplement développer un virus, le tuer avec les UV et avoir un protecteur vaccin.

La réponse est que toutes les réponses immunitaires aux antigènes viraux ne sont pas utiles pour combattre les infections de ce virus. Dans certains cas, cela peut être nocif; les anticorps dirigés contre le virus de la dengue d'un sérotype s'attacheront aux particules virales d'un autre sérotype mais ne pourront pas les inactiver. La fixation des anticorps aux virus actifs rend leur absorption par les cellules plus efficace, et les infections où se produit cette amélioration dépendante des anticorps sont plus graves que les premières infections de dengue.

Certains virus ont développé des mécanismes pour en tirer parti. La raison pour laquelle nous devons nous faire vacciner contre la grippe chaque année est que les virus de la grippe présentent un « bouton » au bout de leur glycoprotéine qui peut modifier sa structure tout en conservant sa fonction. Cette partie est beaucoup plus « visible » pour le système immunitaire que les parties du virus qui ne peuvent pas tolérer les changements, de sorte que la réponse immunitaire à cette partie variable l'emporte et empêche une réponse immunitaire qui fournirait une protection durable. C'est pour cette raison que les vaccins conservés ciblant les tiges font l'objet d'études approfondies. Le SRAS-CoV-2 peut également avoir un mécanisme de falsification immunitaire : les glycoprotéines « pics » responsables de la liaison du récepteur ACE2 et de l'entrée dans la cellule se transforment prématurément en leur forme post-liaison. Les anticorps qui se lient à la forme "post-fusion" de la protéine n'inactivent pas le virus, et cette forme ressort davantage et peut donc servir à concurrencer l'attention immunitaire avec la forme pré-fusion qui fournirait une protection si elle était liée par des anticorps.

Dans ce dernier exemple, nous pouvons voir qu'un vaccin composé de particules de virus SARS-CoV-2 tuées serait inutile si toutes les protéines de pointe s'étaient converties à l'état post-fusion. Les vaccins à ARNm ne codent donc pas la protéine de pointe naturelle, mais une version mutée qui ne peut pas passer aussi facilement à l'état post-fusion :

S-2P est stabilisé dans sa conformation de préfusion par deux substitutions de proline consécutives aux positions d'acides aminés 986 et 987

En conclusion, les virus et le système immunitaire sont très compliqués. Les vaccins simples fonctionnent pour certains virus et ne fonctionnent pas pour d'autres. Quand ils ne fonctionnent pas, la raison est toujours différente, mais j'espère avoir communiqué une compréhension générale des problèmes de fond.

EDITS: Cela ne concerne pas le reste de ma réponse mais je veux répondre à celle d'Ilmari Karonen et il n'y a pas assez de place dans un commentaire.

L'examen du calendrier de développement du vaccin contre le SRAS-CoV-2 donne une impression très trompeuse du temps que cela prend généralement. En effet, environ 90 % du travail de développement avait déjà été effectué avant que COVID-19 ne soit identifié, au cours des 18 années écoulées depuis le début de l'épidémie de SRAS-CoV-1 en 2002. Des vaccins contre le SRAS ont été développés et testés jusqu'aux essais de phase I, mais n'a pas pu aller plus loin puisque le virus a été éliminé. J'en ai discuté dans une réponse précédente à une question similaire, mais pour développer/reformater, voici une partie de ce que nous savions et disposions le 17 mars 2020, lorsque la « chronologie du vaccin contre le covid » commence :

  1. Identifié le récepteur comme ACE2, et savaient que les anticorps ciblant le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe neutralisent le virus. Des protocoles pour tester que ceux-ci étaient également vrais pour le SRAS-CoV-2 ont déjà été développés et validés. Sans cela, il y aurait eu beaucoup plus d'expérimentations d'essais et d'erreurs et de faux départs avec des vaccins candidats qui semblaient prometteurs mais qui n'ont pas réussi à tester.
  2. Modèles animaux. Il n'y a pas d'organisme modèle naturel pour COVID-19. C'est un point subtil car d'autres animaux peuvent être infectés par le virus, et certains développent des morbidités à cause de cela. Cependant, ceux-ci sont suffisamment différents de ce que nous voyons chez les humains pour que quelque chose qui protège contre les réactions que nous voyons chez l'animal ne puisse pas être supposé protéger contre les réactions qui causent des problèmes chez les humains. Pour le SRAS, les chercheurs ont développé des souris transgéniques qui utilisaient la version humaine de l'ACE2 et ont montré que la maladie qu'elles attrapaient du SRAS était analogue à la maladie que les humains contractaient. Cela a pris plusieurs années et la colonie était encore disponible lorsque le virus à l'origine de l'épidémie à Wuhan a été identifié comme ressemblant au SRAS et que les chercheurs ont commencé à rechercher des modèles animaux. En passant, dans une interview sur This Week in Virology que je ne trouve pas pour le moment, l'un des responsables de cette colonie a déclaré qu'il était à des mois ou des semaines de la fermer et d'euthanasier toutes les souris transgéniques au début de la pandémie, donc si le financement avait été juste un peu plus serré, nous n'aurions probablement pas cette conversation particulière maintenant.
  3. La manière de stabiliser la forme de préfusion des protéines de pointe du coronavirus a été déterminée à partir des travaux sur les vaccins contre le SRAS et le MERS.

En plus de ceux-ci, une grande quantité de connaissances diverses sur les fonctions des coronavirus et les réactions immunitaires à ceux-ci avaient été accumulées, ce qui a accéléré le développement et accru la confiance dans les résultats, ce qui permet à la production et aux tests de vaccins candidats de se dérouler de manière plus agressive.

Historiquement, le développement de vaccins a pris des années ou des décennies de recherche après que le besoin ait été identifié. Les tests sont encore plus longs dans de nombreux cas, mais le cas actuel est très inhabituel.


Bien que les réponses existantes soient excellentes et couvrent une grande partie des difficultés du développement de vaccins, je pense qu'elles ne parviennent pas à résoudre (ou du moins à souligner suffisamment) l'idée fausse fondamentale au cœur de la question :

Si tel est le cas, pourquoi faut-il autant de temps et d'efforts pour développer un vaccin, par exemple contre le covid-19 ?

La réponse à cette question est simple : développer un vaccin ne ne pas prendre beaucoup de temps. Ce qui prend beaucoup de temps, c'est essai vaccin et s'assurer qu'il n'a pas d'effets secondaires imprévus.

Par exemple, jetons un coup d'œil au vaccin Pfizer/BioNTech COVID-19, puisqu'il a fait l'actualité ces derniers temps. Pour gagner du temps et des efforts de recherche, j'ai recherché sur Google "la chronologie des vaccins contre le covid pfizer" et j'ai trouvé cet article de Financial Review, dont je vais résumer la chronologie ci-dessous :

  • 17 mars 2020 : les plans de développement du vaccin sont annoncés.
  • 29 avril 2020 (six semaines plus tard) : Début des premiers tests sur des volontaires humains. À ce stade, le développement du vaccin se fait essentiellement, et le vaccin a probablement déjà passé avec succès les tests initiaux utilisant in vitro des cultures cellulaires et des sujets d'expérimentation animale pour s'assurer qu'il semble au moins faire quelque chose et n'a aucune évidemment mauvais effets secondaires. (Les premiers essais humains sont effectués avec quatre variantes différentes du vaccin, car les développeurs souhaitent évidemment minimiser le risque de devoir recommencer à zéro au cas où une variante spécifique s'avérerait inefficace ou dangereuse.)
  • 1er juillet 2020 (deux mois plus tard) : les résultats préliminaires des premiers tests humains sont annoncés. Un vaccin candidat particulièrement prometteur parmi les quatre variantes initiales est choisi pour des tests supplémentaires.
  • 2 décembre 2020 (cinq mois plus tard) : le Royaume-Uni est le premier pays à approuver l'utilisation du vaccin par le biais d'un système de « révision continue », qui permet à un nouveau vaccin d'être temporairement approuvé pour une utilisation d'urgence en cas d'épidémie, même s'il subit encore d'autres tests. Des demandes d'autorisations d'utilisation d'urgence similaires sont actuellement à l'étude dans d'autres pays, dont les États-Unis et le Canada.

Donc, fondamentalement, même dans le cadre de ce régime de tests et d'approbation d'urgence extrêmement accéléré (qui a réduit en mois ce qui prendrait normalement des années), le développement réel du vaccin a pris moins de 20% du temps total entre la planification initiale et l'approbation. Tout le reste n'est que des tests, des tests et encore des tests.

Maintenant, les autres réponses ont déjà assez bien couvert les raisons pour lesquelles tous ces tests sont nécessaires, mais permettez-moi quand même de donner un bref résumé pour être complet :

  • Les vaccins destinés aux humains doivent être testés sur des humains, car c'est le seul moyen de s'assurer qu'ils fonctionnent et qu'ils sont sûrs à utiliser pour les humains. Les cultures cellulaires et les modèles animaux ne peuvent jamais donner une image totalement précise de la façon dont le vaccin interagira avec l'ensemble du système immunitaire dans un vrai corps humain.

  • Parce que tous les corps humains sont différents, tout nouveau vaccin (ou autre traitement médical) doit être testé avec autant de personnes différentes que possible, avec autant d'âges, d'origines ethniques, de conditions préexistantes, etc. que possible, pour s'assurer qu'il n'y a pas d'effets secondaires nocifs qui n'apparaissent que dans un petit sous-ensemble de la population.

  • De plus, lors du test d'un vaccin, l'une des choses les plus importantes à confirmer est qu'il prévient réellement la maladie. Mais comme il serait grossièrement contraire à l'éthique d'exposer délibérément des sujets de test à une infection dangereuse, la seule façon de tester qui est de vacciner un grand nombre de sujets de test volontaires et d'attendre que certains d'entre eux soient naturellement exposés à la maladie (puis de comparer les sujets vaccinés avec un groupe témoin non vacciné). Cette attente prend du temps, et puisque (pour la plupart des maladies) la plupart des sujets testés ne seront de toute façon jamais exposés et infectés, cela signifie qu'il faut beaucoup plus de sujets.

  • Parce que les tests humains sont intrinsèquement risqués (mais nécessaires), personne ne veut prendre le risque inutile d'administrer un vaccin totalement non testé à un grand nombre de personnes. Mais un grand nombre de personnes doivent encore être testées pour confirmer que le vaccin est sans danger pour tout le monde. Pour cette raison, les tests sont invariablement effectués en plusieurs phases : d'abord avec un petit nombre de volontaires, puis (si aucun problème grave n'apparaît dans les tests initiaux) avec un groupe légèrement plus important, puis avec un groupe encore plus important, et bientôt. Mais comme chaque nouvelle phase ne peut être démarrée qu'après avoir collecté suffisamment de données de la phase précédente, cela multiplie par plusieurs la durée déjà longue du test.

FWIW, la plupart des mêmes problèmes s'appliquent à tous les nouveaux traitements médicaux, pas seulement aux vaccins. Le développement et les tests de nouveaux médicaments sont également notoirement lents et coûteux pour à peu près les mêmes raisons - et même dans ce cas, il existe de nombreux cas où des effets secondaires majeurs n'ont été découverts que lorsque le médicament était déjà sur le marché.

Un problème qui affecte spécifiquement les vaccins est qu'il s'agit de traitements préventifs qui doivent être administrés à une grande partie de la population en bonne santé, pas seulement aux personnes déjà infectées. (Même la vaccination de groupes spécifiques à haut risque n'est généralement pas suffisante pour fournir une immunité collective.) Cela signifie que leur sécurité doit être testée à un niveau nettement plus élevé (puisque beaucoup plus de personnes recevront le vaccin) et que, comme indiqué ci-dessus, la détermination de leur efficacité nécessite un plus grand nombre de sujets de test (puisque tous les sujets ne seront pas exposés à la maladie).

Quoi qu'il en soit, le résultat de tout cela est que s'il n'y avait pas eu tous ces tests et nouveaux tests, nous aurions pu avoir un vaccin COVID-19 en avril, ou peut-être plus tôt. (Moderna a déjà commencé le développement de son vaccin en janvier et ses premiers essais sur l'homme en mars.) Mais même face à une pandémie mondiale, le test est encore nécessaire pour s'assurer que les vaccins qui seront finalement approuvés et largement utilisés feront bien ce qu'ils sont censés faire, et que les effets secondaires qu'ils pourraient avoir ne s'avèrent pas pires que les infections qu'ils préviennent.


BTW, ce besoin de tests humains approfondis pour confirmer l'innocuité et l'efficacité d'un vaccin même après son développement n'est pas seulement la raison pour laquelle même une entreprise développera souvent plusieurs vaccins candidats initiaux en parallèle, mais aussi l'une des principales raisons ( en plus du simple capitalisme) pourquoi il y a tant de vaccins concurrents différents développés par différentes sociétés. Fondamentalement, même les entreprises qui tardaient à commencer le développement et les tests de vaccins pouvaient, pendant longtemps, espérer être les premières à être commercialisées si les tests révélaient de graves problèmes avec les vaccins de leurs concurrents.

Bien sûr, d'autres raisons existent aussi : les deuxième, troisième, quatrième, etc. entreprises pour faire approuver leur vaccin peuvent également espérer gagner une part de marché décente, surtout si leur vaccin s'avère moins cher, plus efficace et/ou plus facile à stocker et transporter que les alternatives. En outre, de nombreux pays peuvent préférer utiliser un vaccin développé et produit localement s'il en existe un afin de limiter leur dépendance vis-à-vis des fournisseurs étrangers.


S'il est vrai que des virus désactivés (par exemple, des virus tués par la chaleur) sont utilisés dans certains cas, les vaccins Pfizer, Moderna sont en fait des vaccins à ARNm. La figure ci-dessous du site Web d'Oxford détaille les processus impliqués dans le développement de vaccins à base d'ADN. Cette page Moderna contient également une vidéo détaillant leur approche. Pfizer propose également une belle vidéo expliquant le processus de développement d'un vaccin à ARNm.
Comme vous pouvez le voir, ce n'est pas un processus facile. Une condition préalable à leurs deux solutions est la connaissance de la séquence du génome du SRAS-CoV-2 (dans ce cas, le génome est un ARN simple brin). Cela demande un certain temps et une fois que les données sont disponibles, il faut attendre que d'autres les vérifient dans une certaine mesure. Fait intéressant, la vidéo Moderna dit qu'ils avaient un vaccin prêt pour l'homme en 42 jours.

Les différences d'efficacité peuvent provenir de plusieurs facteurs :

  1. Quel vecteur est utilisé pour administrer le vaccin
  2. Comment l'ARNm est modifié pour produire la glycoprotéine Spike
  3. Physiologie des personnes vaccinées

et de nombreux autres facteurs qui dépassent le cadre d'une réponse unique et peuvent être des connaissances exclusives des fabricants.

Les essais cliniques constituent un autre ajout important au facteur « temps ». Pfizer et Moderna nécessitent deux doses espacées de 3 à 4 semaines pour leurs essais de phase I. Étant donné que ces vaccins se développent rapidement et que vous êtes au milieu d'une pandémie mondiale, vous n'avez qu'une seule chance de participer à un essai clinique (et aux bénéfices ultérieurs) et vous devez le faire compter. Diverses autorités réglementaires nationales doivent également garder à l'esprit la santé de leurs citoyens. Ainsi, il y a une pression immense pour que ces essais soient bien menés et le consensus mondial dans ce cas semble prendre une durée légèrement longue d'essais cliniques.

En ce qui concerne la dernière question, non, aucun des vaccins Oxford, Pfizer ou Moderna ne se soucie des dommages causés à l'agent pathogène d'origine car aucun agent pathogène n'est délivré.


Pourquoi un vaccin peut fournir une meilleure immunité qu'une infection réelle

Les vaccins ont des avantages par rapport aux infections naturelles. D'une part, ils peuvent être conçus pour concentrer le système immunitaire contre des antigènes spécifiques qui provoquent de meilleures réponses.

Deux études récentes ont confirmé que les personnes précédemment infectées par le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, peuvent être réinfectées par le virus. Fait intéressant, les deux personnes ont eu des résultats différents. La personne à Hong Kong n'a présenté aucun symptôme lors de la deuxième infection, tandis que le cas de Reno, dans le Nevada, avait une maladie plus grave la deuxième fois. Il n'est donc pas clair si une réponse immunitaire au SRAS-CoV-2 protégera contre une réinfection ultérieure.

Cela signifie-t-il qu'un vaccin ne parviendra pas non plus à protéger contre le virus ? Certainement pas. Premièrement, on ne sait toujours pas à quel point ces réinfections sont courantes. Plus important encore, une réponse immunitaire affaiblie à une infection naturelle, comme celle observée chez le patient du Nevada, ne signifie pas que nous ne pouvons pas développer un vaccin efficace et protecteur.

Toute infection active initialement une réponse immunitaire innée non spécifique, dans laquelle les globules blancs déclenchent une inflammation. Cela peut suffire à éliminer le virus. Mais dans les infections plus prolongées, le système immunitaire adaptatif est activé. Ici, les cellules T et B reconnaissent des structures distinctes (ou antigènes) dérivées du virus. Les cellules T peuvent détecter et tuer les cellules infectées, tandis que les cellules B produisent des anticorps qui neutralisent le virus.

Au cours d'une infection primaire, c'est-à-dire la première fois qu'une personne est infectée par un virus particulier, cette réponse immunitaire adaptative est retardée. Il faut quelques jours avant que les cellules immunitaires qui reconnaissent l'agent pathogène spécifique soient activées et développées pour contrôler l'infection.

Certaines de ces cellules T et B, appelées cellules mémoires, persistent longtemps après la résolution de l'infection. Ce sont ces cellules mémoire qui sont cruciales pour une protection à long terme. Lors d'une infection ultérieure par le même virus, les cellules mémoires s'activent rapidement et induisent une réponse robuste et spécifique pour bloquer l'infection.

Un vaccin imite cette infection primaire, fournissant des antigènes qui amorcent le système immunitaire adaptatif et générant des cellules mémoire qui peuvent être activées rapidement en cas d'infection réelle. Cependant, comme les antigènes contenus dans le vaccin sont dérivés de matériel affaibli ou non infectieux du virus, il y a peu de risque d'infection grave.

Une meilleure réponse immunitaire

Les vaccins ont d'autres avantages par rapport aux infections naturelles. D'une part, ils peuvent être conçus pour concentrer le système immunitaire contre des antigènes spécifiques qui provoquent de meilleures réponses.

Par exemple, le vaccin contre le virus du papillome humain (VPH) provoque une réponse immunitaire plus forte que l'infection par le virus lui-même. L'une des raisons à cela est que le vaccin contient des concentrations élevées d'une protéine d'enveloppe virale, plus que ce qui se produirait dans une infection naturelle. Cela déclenche des anticorps fortement neutralisants, ce qui rend le vaccin très efficace pour prévenir l'infection.

L'immunité naturelle contre le VPH est particulièrement faible, car le virus utilise diverses tactiques pour échapper au système immunitaire de l'hôte. De nombreux virus, y compris le VPH, ont des protéines qui bloquent la réponse immunitaire ou sont simplement faibles pour éviter d'être détectés. En effet, un vaccin qui fournit des antigènes accessibles en l'absence de ces autres protéines peut nous permettre de contrôler la réponse d'une manière qu'une infection naturelle ne fait pas.

L'immunogénicité d'un vaccin, c'est-à-dire son efficacité à produire une réponse immunitaire, peut également être affinée. Des agents appelés adjuvants déclenchent généralement la réponse immunitaire et peuvent améliorer l'immunogénicité du vaccin.

Parallèlement, la dose et la voie d'administration peuvent être contrôlées pour favoriser des réponses immunitaires appropriées aux bons endroits. Traditionnellement, les vaccins sont administrés par injection dans le muscle, même pour les virus respiratoires comme la rougeole. Dans ce cas, le vaccin génère une réponse si forte que les anticorps et les cellules immunitaires atteignent les surfaces muqueuses du nez.

Cependant, le succès du vaccin antipoliomyélitique oral dans la réduction de l'infection et de la transmission de la polio a été attribué à une réponse immunitaire localisée dans l'intestin, où le poliovirus se réplique. De même, l'administration du vaccin contre le coronavirus directement dans le nez peut contribuer à renforcer l'immunité des muqueuses du nez et des poumons, offrant une protection au site d'entrée.

Comprendre l'immunité naturelle est la clé

Un bon vaccin qui améliore l'immunité naturelle nous oblige d'abord à comprendre notre réponse immunitaire naturelle au virus. Jusqu'à présent, des anticorps neutralisants contre le SRAS-CoV-2 ont été détectés jusqu'à quatre mois après l'infection.

Des études antérieures ont suggéré que les anticorps contre les coronavirus apparentés durent généralement quelques années. Cependant, la baisse des taux d'anticorps ne se traduit pas toujours par un affaiblissement des réponses immunitaires. Et plus prometteur, une étude récente a révélé que les cellules T mémoire déclenchaient des réponses contre le coronavirus qui cause le Sars près de deux décennies après que les personnes ont été infectées.

Sur les quelque 320 vaccins développés contre COVID-19, celui qui favorise une forte réponse des lymphocytes T peut être la clé d'une immunité de longue durée.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


MYTHE : Si j'ai déjà eu le COVID-19, je n'ai pas besoin de vaccin.

FAIT: Les personnes qui sont tombées malades avec COVID-19 peuvent toujours bénéficier de la vaccination. En raison des risques graves pour la santé associés au COVID-19 et du fait qu'une réinfection par le COVID-19 est possible, il peut être conseillé aux gens de se faire vacciner contre le COVID-19 même s'ils ont déjà été malades du COVID-19.

Il n'y a pas suffisamment d'informations actuellement disponibles pour dire si ou pendant combien de temps les personnes sont protégées contre le COVID-19 après l'avoir eu (immunité naturelle). Les premières preuves suggèrent que l'immunité naturelle contre le COVID-19 peut ne pas durer très longtemps, mais d'autres études sont nécessaires pour mieux comprendre cela. Plusieurs sujets de l'essai Pfizer qui avaient été précédemment infectés ont été vaccinés sans effets secondaires. Certains scientifiques pensent que le vaccin offre une meilleure protection contre le coronavirus que l'infection naturelle.


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SINGAPOUR : Plus de 70 équipes dans le monde participent désormais à une course collaborative pour tester différents vaccins candidats contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) qui cause le COVID-19.

Bien que le rythme des efforts de recherche ait été extraordinaire, les scientifiques estiment toujours que la production d'un vaccin, de l'innovation à l'accès, prendra au moins 12 à 18 mois. Cette chronologie a la mise en garde «si tout se passe bien».

Pour le public, cela semble être une longue attente. Mais la plupart des vaccinologues qui étudient et développent des vaccins considèrent cela comme très optimiste. Il faut normalement plus de 10 ans pour qu'un vaccin candidat devienne un vaccin approuvé dans un programme public de vaccination.

Le développement de vaccins est complexe et financièrement risqué. Un vaccin candidat peut échouer à tout moment de son développement. Avoir quelques candidats qui réussissent dans les essais cliniques est considéré comme le meilleur des cas.

Il est important de comprendre que tout ce que nous avons actuellement sont des candidats vaccins expérimentaux qui ne sont pas prêts à être utilisés bientôt. Un vaccin candidat n'est pas un vaccin humain confirmé.

Il doit subir des examens éthiques, être évalué dans des études animales, pour la sécurité et l'efficacité dans des essais cliniques impliquant des volontaires humains, avant de recevoir l'approbation réglementaire et l'autorisation de commercialisation et d'utilisation généralisée.

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Les usines de fabrication de vaccins doivent être pré-inspectées et approuvées pour des conditions de fabrication stériles, des contrôles de qualité et une production accélérée pour prendre en charge potentiellement des milliards de doses de vaccins.

Des politiques de santé publique et des décisions de financement pour les programmes publics nationaux doivent être en place. Des études de suivi doivent être mises en place pour surveiller de près l'innocuité et l'efficacité à long terme du vaccin avec une vaccination à grande échelle.

Ceci est encore plus important pour un vaccin accéléré utilisant une nouvelle technologie contre un nouveau virus.

ACCÉLÉRER EN PARALLÈLE

Pour la pandémie de COVID-19, les scientifiques, les régulateurs, les gouvernements et les dirigeants de l'industrie ont travaillé en étroite collaboration pour accélérer la coordination des différentes exigences afin de fonctionner à une vitesse parallèle avec certains candidats vaccins qui sont déjà entrés dans les essais cliniques.

Un scientifique israélien travaille dans un laboratoire de l'Institut de recherche MIGAL à Kiryat Shmona, en Haute Galilée, dans le nord d'Israël, où des efforts sont en cours pour produire un vaccin contre le coronavirus. (JALAA MAREY/AFP)

INTERACTIF : Tous les clusters COVID-19 dans les dortoirs et les chantiers de construction

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En plus du rôle directeur de l'Organisation mondiale de la santé, la Coalition for Epidemic Preparedness Innovations a été créée en 2017 par le Wellcome Trust, la Fondation Bill & Melinda Gates et plusieurs gouvernements, et a investi dans plusieurs projets pour aider à accélérer le développement de COVID- 19 vaccins.

Les délais pour les études sur les animaux et les humains sont comprimés, mais toujours soigneusement en pesant les risques potentiels.

Pour les vaccins candidats développés à l'aide de technologies mieux connues et évaluées, certaines études cliniques chez des volontaires humains ont commencé plus tôt et se chevauchent avec des études animales généralement menées avant les études humaines. Cependant, certains domaines ne peuvent pas être raccourcis ou accélérés, comme la collecte de données de sécurité en cours sur les effets secondaires.

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Les examens réglementaires s'accélèrent. Au lieu d'exiger la soumission de toutes les informations des essais cliniques terminés, les organismes de réglementation sont désormais ouverts à recevoir des données sur une base continue.

Pour gagner du temps nécessaire à l'analyse et à la discussion, des « chapitres » de données d'essais cliniques peuvent être soumis pour examen en temps réel, plutôt que d'attendre la fin pour soumettre le « livre » complet habituel de données lorsque tous les essais sont terminés.

Chaque vaccin a son propre profil de bénéfices et de risques. Les régulateurs doivent être mis à jour et agiles pour gérer la tolérance au risque et les avantages potentiels de ces nouvelles technologies dont le besoin est urgent.

Les plans de fabrication sont également accélérés dans certains pays. Aux États-Unis, des plans sont déjà en cours pour intensifier la fabrication afin de produire des quantités massives de certains vaccins candidats.

Bill Gates a publiquement soutenu le développement de la capacité de fabrication de certains vaccins candidats qui commencent tout juste les essais cliniques, pleinement conscient que tous les candidats ne franchiront pas la ligne d'arrivée.

Une telle production précoce, avec des contrôles de qualité effectués à l'avance, peut réduire de plusieurs semaines à plusieurs mois la fabrication des milliards de doses de vaccins nécessaires pour réduire le bilan humain et économique en cours.

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PHOTO DE DOSSIER: Un homme et un enfant portent des masques de protection, regardant des étagères vides de conserves et de nouilles instantanées alors que les gens s'approvisionnent en denrées alimentaires, après que Singapour a relevé le niveau d'alerte d'épidémie de coronavirus à l'orange. (REUTERS/Edgar Su)

Plusieurs questions émergent autour du financement et de la distribution équitable de tout vaccin développé. Combien cela coûtera-t-il ? Le vaccin sera-t-il considéré comme un bien commun à tous ? La technologie sera-t-elle partagée ? Quels pays et quels groupes de population sont prioritaires pour y accéder en premier ?

Cette dernière question est préoccupante si les pays où la propagation se poursuit ne sont pas en mesure de se permettre un programme de vaccination. Un leadership fort, une gouvernance mondiale et un engagement collectif en faveur de la justice sociale seront nécessaires.

COMMENT FONCTIONNENT LES VACCINS

Tous les vaccins fonctionnent selon les mêmes principes. Une personne en bonne santé (le vacciné) reçoit un morceau du germe ou le germe lui-même afin de donner un « avertissement » à son système immunitaire, afin qu'il puisse plus tard reconnaître et combattre le virus de manière appropriée.

Si la personne est exposée au vrai virus plus tard, sa mémoire immunitaire s'activera plus tôt pour tuer le virus et bloquer sa propagation. Le vacciné reste en bonne santé, souvent inconscient d'être exposé à la menace.

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Choisir la meilleure « image » (antigènes) du virus SARS-CoV-2 à montrer à notre système immunitaire, afin de stimuler la bonne mémoire immunitaire et les anticorps appropriés, est le véritable défi pour les scientifiques.

Un bon vaccin SARS-CoV-2 sûr et efficace doit capturer avec précision les caractéristiques importantes de ce virus afin de générer la meilleure mémoire immunitaire. Idéalement, un vaccin montrerait au système immunitaire l'ensemble du processus d'infection par le SRAS-CoV-2 afin qu'il puisse développer des moyens d'attaquer le virus sur différents fronts.

Mais il est difficile d'affaiblir génétiquement le SRAS-CoV-2 de manière à provoquer une infection mais pas la maladie elle-même.

La plupart des chercheurs en vaccins se sont donc tournés vers des technologies capables de présenter différentes images, ou fragments, du SRAS-CoV-2 à notre système immunitaire.

Des dizaines de laboratoires pharmaceutiques et de recherche à travers le monde se précipitent pour développer un vaccin. (Photo : AFP/Thibault Savary)

De nombreuses recherches se sont concentrées sur les protéines de pointe formant la « couronne » ou la « couronne » du SRAS-CoV-2. Cela semble crucial dans la façon dont le virus se fixe et infecte les cellules humaines.

Nous commençons à apprendre que la protéine de pointe est généreusement «décorée» avec des sucres. Afficher les bons sucres sur les vaccins semble important pour montrer au système immunitaire la bonne « image ».

Certains candidats vaccins en lice présentent le code génétique (ARN ou ADN) de la protéine de pointe. Nos cellules traduisent ensuite le code génétique pour fabriquer la protéine de pointe dans le corps.

Une autre méthode consiste à insérer les gènes du SRAS CoV-2 dans un vaccin viral sûr et autorisé pour administrer le morceau de SRAS CoV-2 à l'aide d'un virus bien connu et inoffensif.

Nous pourrions ne pas être en mesure de développer un vaccin qui donne une image parfaite du virus aux vaccinés. Mais même un vaccin partiellement efficace et sûr pourrait être très précieux. Le vaccin peut ne pas arrêter tous les cas ou symptômes, mais pourrait prévenir une détresse respiratoire grave et des décès.

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Lorsque de nombreuses personnes deviennent immunisées, que ce soit par la vaccination ou en survivant à l'infection, le virus ne peut pas infecter suffisamment de personnes sensibles pour se propager. Cette «immunité collective» de la population est nécessaire pour mettre fin à une épidémie ou en empêcher une de gagner du terrain.

LE BESOIN DE DIVERSITÉ ET DE CHANCE

Bien qu'il existe de nombreuses façons de fabriquer des candidats vaccins, nous ne savons pas encore comment choisir les gagnants. De plus, les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur le comportement de ce nouveau virus.

Il reste une part de chance dans la recherche d'un bon vaccin contre un nouveau virus que nous ne faisons que connaître. Mais nos chances se sont améliorées avec le nombre sans précédent de candidats vaccins en cours de développement et avec le monde scientifique si concentré sur COVID-19.

Les énormes retombées humaines, sociales et économiques de cette pandémie signifient que nous ne devons négliger aucun effort et investir massivement dans un large éventail de candidats vaccins pour trouver des vaccins bons, sûrs et efficaces.

The head of a major Russian research centre said scientists at a top-secret lab complex located in Koltsovo outside the Siberian city of Novosibirsk has developed several prototype coronavirus vaccines. (photo: AFP/Alexander NEMENOV)

Many SARS-CoV-2 vaccine candidates are exploring using new technologies. To help shorten clinical trial duration and reduce the number of human volunteers, some research groups are studying the use of molecular technologies to complement clinical trials.

There is also hope that the similar explosion of studies for safe, effective medicines to treat COVID-19, including anti-viral medicines and potential antibody treatments, will yield positive results. These are likely to arrive much sooner than a vaccine.

The unfortunate surge of clinical experience in managing severe respiratory distress with COVID-19 could also lead to other best practices to improve patient outcomes where capacity is available.

MEANWHILE, CARRY ON

A COVID-19 vaccine will unfortunately not be available this year. If all goes well, a vaccine or even a few vaccines will be rolled out in 2021.

For now, other public health measures are essential to save lives, including early case detection, contact tracing, isolation and quarantine.

We must practise frequent hand washing, physical distancing, staying at home, avoiding crowded places, and wearing face masks if we really need to go out.

COVID-19 is testing our collective scientific ingenuity, our individual responsibilities and social compact at a national and global level.

We must stay committed to our individual contributions and believe in our collaborative power in science to help develop and deliver long-term solutions.

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Dr Tippi Mak is Academic Visiting Expert at the Centre of Regulatory Excellence, Duke-NUS Medical School, Consultant at the SingHealth Duke-NUS Global Health Institute, and Board Director of the Vaccine and Infectious Disease Organization - International Vaccine Centre at the University of Saskatchewan, Canada.

Professor Ooi Eng Eong is Deputy Director at the Emerging Infectious Diseases Programme, Duke-NUS Medical School and Co-Director at the Viral Research and Experimental Medicine [email protected] Duke-NUS.

Professor John CW Lim is Executive Director at the Centre of Regulatory Excellence, Duke-NUS Medical School, Policy Core Lead at the SingHealth Duke-NUS Global Health Institute, and Chairman of the Singapore Clinical Research Institute & National Health Innovation Centre.


Why will it take so long to develop a COVID-19 vaccine?

This article was published more than 1 year ago. Some information in it may no longer be current.

A participant in a COVID-19 vaccine trial receives an injection in Kansas City, Mo., on April 8, 2020.

Question: I’ve read that it could be one to two years before we have a vaccine that will guard against COVID-19. Why is it going to take so long?

Réponse: The development of any vaccine can be compared to a long and challenging marathon with an uncertain outcome – and that is especially true when dealing with a new pathogen.

The purpose of a vaccine is to expose the body’s immune system to some portion of the virus so it can prepare in advance for a real attack. For instance, a vaccine might include an antigen, or protein, from the surface of the virus. But finding the antigen that will trigger an effective immune response is easier said than done.

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“Science cannot be rushed,” says Rob Kozak, a clinical microbiologist at Sunnybrook Health Sciences Centre in Toronto. Researchers must follow well-established regulatory protocols that are designed to ensure a therapy is both effective and safe.

Viruses are constantly mutating and evolving. The strain of a virus circulating in Canada might be slightly different from the one in China or Europe. This means the antigen must produce immunity against all strains, or variants, of the virus.

Once an antigen is selected, it has to be tested in animals before human trials can begin. Finding the appropriate animal model also presents challenges. The animal needs to respond to the virus – and the vaccine – in the same way as people.

Fortunately, researchers can look to previous vaccine studies for clues on how to respond to the current pandemic, including selecting appropriate animal models and viral targets.

The COVID-19 illness is caused by a coronavirus, officially known as SARS-CoV-2. In recent years, humanity has been challenged by two other deadly coronaviruses – Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) in 2003 and Middle East Respiratory Syndrome (MERS) in 2012. During both of these outbreaks, researchers started to develop vaccines. In the case of SARS, the work was never completed partly because the virus ceased to pose an immediate threat it seems to have morphed and disappeared. MERS vaccine trials are continuing.

Previous SARS research reinforces the importance of doing thorough testing in animal models before any potential vaccine is given to human volunteers.

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In one study, an experimental SARS vaccine made lab animals worse, says Arinjay Banerjee, an emerging-viruses researcher at McMaster University in Hamilton.

“This study showed that when mice were vaccinated and then challenged with the pathogen, there was an enhancement of the infection,” he says. “The vaccinated mice developed disease more rapidly and died more rapidly than the unvaccinated mice.”

Another study revealed that some investigational SARS vaccines produced negative side effects in some types of animals (such as ferrets) but not in others (such as mice). For that reason, many researchers are convinced that a vaccine should be tested in two different types of animals, Kozak says.

All this preclinical work is time consuming. Laboratory animals require specific time periods to develop a response to the vaccine and then to react to the virus. The clock cannot be made to run faster, Kozak says. And if an experimental vaccine fails, a research team could find itself again at the starting gate.

After a vaccine has successfully passed animal testing, it is then tried in a small group of healthy volunteers. This is known as a phase-one clinical trial. It’s basically a safety check to make sure the vaccine does not cause serious side effects.

If the vaccine clears this critical hurdle, trials are expanded gradually to include more people who are observed for longer periods of time in order to gain a better understanding of its risks and benefits.

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Scientists around the world are already exploring various ways to deliver a COVID-19 vaccine. “Each of them have their advantages and disadvantages,” Kozak says.

“To be honest, I don’t think we are going to have just one vaccine,” he adds. “In fact, I hope we don’t. I hope we have three or four amazing candidates that all work basically as well as each other, and that could be critically important because you don’t want to be dependent on only one company to provide for the world.”

Like other experts, Dr. Kozak estimates it will take between one to two years to develop a vaccine. And once a vaccine does exist, special production facilities will have to gear up operations to meet the global demand. That, too, will take time.

All of which means that a “quick fix” vaccine is not on the immediate horizon.

Paul Taylor is a Patient Navigation Adviser at Sunnybrook Health Sciences Centre. He is a former Health Editor of The Globe and Mail. Find him on Twitter @epaultaylor and online at Sunnybrook’s Your Health Matters.

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The Children's Vaccine Initiative: Achieving the Vision (1993)

For the purposes of this chapter, the process of vaccine research and development (R&D) is described as if the process occurs in an ordered, chronological fashion. In this somewhat simplified view, vaccine research begins only after a careful assessment of public health priorities. Work conducted in the basic research laboratory forms the scientific foundation for all subsequent investigation. Applied R&D then moves to the clinical research setting, and from there to pilot production and full-scale manufacture. The vaccine must then be purchased, distributed, and used. Finally, a surveillance system is established to monitor immunization coverage, efficacy, and any adverse health effects related to vaccine administration. The surveillance system also may detect fluctuations in disease incidence or new disease entities requiring a realignment of public health priorities.

In reality, the stages of vaccine development are not so neatly divided. For instance, although basic research is the starting point, it does not end when applied R&D begins basic research findings continue to inform the process of vaccine development, even during clinical testing. Likewise, findings at the applied and clinical levels feed observations and questions back to the basic research laboratory.

In Chapter 5, the committee examined broad questions of market potential and technical feasibility, both of which influence the decision to invest in the development of new or improved vaccines. After this decision to invest in a vaccine is taken, vaccine manufacturers are then frequently faced with a range of impediments as a product moves through the

successive steps of development.

This chapter describes the various phases of vaccine development and a number of obstacles that can arise in this process. These barriers can discourage initial investment or prevent the vaccine from advancing beyond a certain stage. At every step, commercial manufacturers weigh the likelihood of product success against its market potential.

PRIORITY SETTING

The decision-making process for the development and production of vaccines should be guided by an assessment of critical public health needs. Priorities should be established and the desired vaccine characteristics should be defined. In this way, the vast resources of the U.S. and international public and private sectors can be directed to a set of common and complementary goals.

There have been major efforts over the past decade to establish priorities for vaccine development (Institute of Medicine, 1986a,b National Institute of Allergy and Infectious Diseases, 1992a,b World Health Organization, 1991 World Health Organization/Children's Vaccine Initiative, 1992c). As discussed in Chapter 3, much of the basic vaccine research conducted by the National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) targets the development of priority vaccine candidates identified in 1986 by the Institute of Medicine (Institute of Medicine, 1986a,b National Institute of Allergy and Infectious Diseases, 1992a,b), and much progress has been made (National Institute of Allergy and Infectious Disease, 1992b).

At present, new efforts are under way to develop priorities for vaccine R&D. The Task Force on Priority Setting and Strategic Plans of the World Health Organization's (WHO's) Children's Vaccine Initiative (CVI) recently completed a major cost-effectiveness assessment of vaccine-development priorities, and the WHO/United Nations Development Program's (UNDP) Program for Vaccine Development maintains a list of priority areas for vaccine development. In addition, the World Bank, as part of the World Development Report of 1993, Investing in Health (World Bank, 1993), is using Disability Adjusted Life Years to estimate the burden of disease and priorities for intervention.

Whatever priorities are set by the public sector, the ultimate decision to develop and manufacture a vaccine for general use in the United States rests entirely with the commercial vaccine manufacturers (see Chapters 3, 4 and 5 and Appendix H). Commercial manufacturers vigorously pursue the development of those products with market potential (see Chapter 4). Vaccines used exclusively in the developing world hold little promise of

significant returns on investment, and companies are reluctant to invest in developing such high-risk and commercially unattractive products (see Chapter 5).

The committee believes that priority setting and characterization of desired vaccine products is a critical stage of vaccine development, particularly for vaccines of low commercial interest but acute public health need. In this regard, the committee urges all groups involved in vaccine R&D for international public health applications to focus on a common and complementary set of vaccine priorities.

BASIC AND APPLIED RESEARCH

The fundamental scientific advances that make vaccine development possible arise from basic research. The full implications and ultimate applications of discoveries made in the basic research laboratory may be unanticipated, even by the investigators involved. Basic research relevant to vaccine development includes such things as the identification and isolation of the protective antigens of a specific pathogen, methods for DNA cloning, the creation of new vector systems, and the development and immunologic evaluation of new adjuvant systems.

Basic research is conducted primarily by federally funded academic and government scientists. Once a basic scientific finding is thought to have significant and practical applications, the research moves on to applied R&D (the exploratory development phase). Much applied research and almost all product-development activity are conducted by private industry. Both biotechnology firms and vaccine manufacturers invest in developing new technologies to deliver and enhance the quality and efficacy of vaccines. Unfortunately, some CVI-specific vaccine technologies (e.g., heat stabilization of viral vaccines) are unlikely to be pursued by U.S. firms, because such technologies would have little comparative advantage in the domestic market. The committee believes that additional incentives can be provided to university-based researchers, commercial vaccine manufacturers, and biotechnology companies to stimulate the development of such technologies and their subsequent handoff from basic research to the product-development stages. Possible incentives are discussed in Chapter 7.

CLINICAL EVALUATION

Good vaccines must meet basic criteria of safety, purity, potency, and efficacy. When a product has completed preclinical studies (usually

involving animal models) and the sponsor is considering clinical trials in humans, an Investigational New Drug (IND) application is submitted to the U.S. Food and Drug Administration (FDA). The IND application contains information on the vaccine's safety, purity, potency, and efficacy (see Appendix C). These parameters are then evaluated in clinical trials, which are usually carried out in four phases (Table 6-1). Phase I trials are short-term studies involving a small number of subjects and are designed primarily to evaluate the safety of the candidate vaccine, its ability to induce an immune response (immunogenicity), the optimal dose range, and the preferred route of administration to achieve the most effective immune response. Studies are usually conducted in individuals at low risk of acquiring natural infection in order to avoid confusing results.

Following the successful completion of phase I trials, phase II trials are conducted these may involve up to hundreds of subjects. Phase II trials are usually double-blind studies with a placebo-control group phase II trials expand the evaluation of the safety and immunogenicity of the vaccine and may include the responses of individuals at risk of acquiring the infection. For a treatable pathogen, trials can be conducted in susceptible adults under controlled conditions to assess the ability of the vaccine to confer protection against experimental challenge. The results of these pilot studies can provide the information necessary to proceed with phase III studies.

Phase III trials are usually conducted in a double- or single-blind, placebo-controlled, randomized manner and in hundreds to thousands of individuals at risk for acquiring the infection or disease. Because of the lengthy observation period that may be required, the longer-term safety of the vaccine can also be assessed in a large number of subjects. Such trials are expensive, require a well-developed health infrastructure and large study groups (sometimes in non-U.S. populations), and, as with all stages of clinical investigation, demand experienced personnel and laboratory capacity for surveillance. Additional expenses are incurred if testing of live attenuated or live recombinant vaccines requires isolation facilities for phase I and II trials. Study design, data collection, and analysis are all of critical importance for ensuring the quality of trial results for licensing a candidate vaccine.

Phase IV trials may be conducted after a product is licensed, as part of postmarketing surveillance. They provide information about the safety and effectiveness of the vaccine in the general population, usually under normal (nonstudy) conditions.

Clinical trials are time-consuming (sometimes taking years), complex, and costly. Clinical trials for CVI vaccines, which are targeted for infants and young children, will be more challenging and time-consuming than those for vaccines designed for adults and older children. The safety and immunogenicity of many CVI vaccines will need to be demonstrated in trials


A key consideration is funding – public and private cash has been poured into the race for a Covid vaccine, pushing aside the usual financial concerns facing pharmaceutical companies. What’s more, demand and urgency are high.

“The fact that governments pre-bought the vaccines meant that people could take greater risks with what they did at an earlier stage without having to take one step at a time,” said Stephen Evans, professor of pharmacoepidemiology at the London School of Hygiene & Tropical Medicine.

Traditionally, vaccines are developed by weakening it or killing a virus, or by producing part of the virus in the lab. However this is time consuming.

Instead, both the Oxford University/AstraZeneca and Pfizer/BioNTech vaccines were developed using different “platform technologies” that involve slotting genetic material from the virus into a tried and tested delivery package. Once introduced into the human body this genetic material is used by the protein-making machinery in our cells to churn out the coronavirus “spike protein”, triggering an immune response.

This approach was aided by the speed at which scientists in China identified and shared the genetic sequence of the new coronavirus, and work that was already under way on other coronaviruses.

But while such platform technologies are a non-traditional approach, that does not mean they are untested.

“The mRNA vaccine platform technology [which the Pfizer/BioNTech vaccine uses] has been in development for over two decades,” said Dr Zoltán Kis, of Imperial College London.

The use of platform technologies not only means a vaccine can be rapidly developed, and that more is known about its safety profile from the start, but production is faster and cheaper as existing production processes can be used.

Another consideration is that while in traditional vaccine development the phases of clinical trials are carried out in sequence, in the case of the Covid vaccines they have overlapped, making the process faster.

“Vaccine manufacturing has also been carried out in parallel with the clinical trials, hoping that trials will succeed,” said Kis.

Evans added that the large trial sizes and duration was reassuring. “I have seen no corners that have been cut,” he said.

Finally, advances in tech have streamlined data-recording, while the advent of social media has made it easier to recruit trial participants – something aided by a strong public desire to help.

“It normally takes weeks or months to recruit to a study. This one, it kind of happened overnight,” said Prof Adam Finn, a vaccine expert at the University of Bristol and an investigator on the Oxford/AstraZeneca trials.


Vaccine Q&A: How Long Does It Take to Make Vaccines?

In this post, we focus on how long it takes to develop and manufacture vaccines – particularly those designed to protect against COVID-19.

To address those questions, we spoke with Jennifer Pancorbo, director of industry programs and research at NC State’s Biomanufacturing Training and Education Center. Pancorbo is an expert in vaccine manufacturing, with particular expertise in viral vector vaccine development and production processes.

This post is part of a series of Q&As in which NC State experts address questions about the vaccines on issues ranging from safety to manufacturing to how the vaccines will be distributed.

The Abstract: How long does it take to make vaccines?

Jennifer Pancorbo: There are two ways to interpret this question. Do you mean actually manufacturing a vaccine that is already created? Or do you mean designing a new vaccine?

Developing a new vaccine from scratch takes considerable time. It depends a lot on how much information is available about the disease itself, how the disease infects people and spreads, and so on. But it traditionally has taken 5-10 years to get a new vaccine. That makes it truly amazing that we already have one authorized vaccine for COVID-19, and are evaluating stage 3 clinical trial data on others. It speaks volumes about the efforts put into pandemic preparedness and response.

As for actual manufacturing time, that can be affected by the type of vaccine being made – though this isn’t really relevant for COVID-19, since all of the vaccines being considered for COVID-19 take about the same amount of time to manufacture.

If we are talking about a vaccine that has already been tested and approved, we could generalize and say that one batch of vaccine, consisting of a couple thousand doses, may take 2-6 weeks to go from starting with raw materials to being a completed vaccine in a vial or syringe.

TA: What types of vaccines are the most promising COVID-19 vaccine candidates?

Pancorbo: mRNA and adenovirus vaccines seem to be the most promising candidates at this time. Those two production systems lend themselves well to rapid design and that is probably why those candidates are coming out first.

We may or may not see a candidate vaccine made with a more traditional technology in the future. It is hard to tell, and may depend a lot on how the initial vaccines work and how much room is left in the market for a different candidate.

TA: How long does it take to make conventional vaccines? And why does it take so long?

Pancorbo: Again there are two angles here.

First, from the stand point of design, it takes a while to understand the disease, its path of infection and spread, in order to find a way to stop it. Also, once an idea to alert the immune system of the invader is conceived, then you need to test the candidate to make sure the conceptual idea works. Once that is acceptable, then you need to establish a manufacturing process that lends itself to large scale production… all those steps take time.

Second, from the stand point of manufacturing, most vaccines are biologicals – meaning they are produced with help from a microorganism. And that means you need time for the microorganisms to grow and get the job done. Here’s a general overview of the process:

Scanning electron microscopy image of SARS-CoV-2. Image credit: National Institute of Allergy and Infectious Diseases-Rocky Mountain Laboratories, NIH

To produce a vaccine using a biological system, you first select a suitable host. This is typically a well-known organism like bacteria or yeast. Then the genetic material of the host is engineered to provide instructions for the expression of the desired vaccine. In other words, you engineer the organism to make the vaccine for you. The newly engineered organism is then grown in sufficient quantities to be used for production purposes. Once expression is completed by the organism, our vaccine is separated from everything else the organisms produce using operations like filtration. The last step is to mix the purified vaccine with the excipients –or those other components that add stability to the vaccine and allow us to safely transport and store it. The formulated vaccine is then filled into multi-dose vials or single-use syringes for administration.

And there is one more thing, once all the above is completed, then each batch produced must be tested for identity, purity and potency to make sure everyone receives a quality product. As you can imagine, all that takes weeks per batch.

TA: And how long does it take to make mRNA vaccines?

Pancorbo: I am not sure anyone knows this accurately at this point, since no mRNA vaccine has been manufactured before at any scale close to what will be required for COVID-19. I am going to dare say that it will take at least a couple of weeks per batch.

[Editor’s note: Pancorbo followed up with us after this post was first published to offer some additional insight into the manufacturing process for mRNA vaccines, including the Pfizer and Moderna vaccines. We’ve inserted that information as the following paragraph.]

These vaccines, both Pfizer and Moderna’s, start with making a template. (The template itself is made with help from an organism and needs to be purified prior to use.) The template is then used to create the naked mRNA that constitutes the main vaccine ingredient. The naked mRNA is purified and packed into small spheres made of very specific types of fat. These spheres are called liposomes, and they are then formulated, filled into multi-dose vials and made ready for distribution.

TA: What about adenovirus vaccines?

Pancorbo: Again, we don’t have an adenovirus vaccine in the market, so my response is the same as what I said about mRNA vaccines.

TA: How long will it take manufacturers to scale up production once a vaccine has been approved by the FDA?

Pancorbo: Most of the companies you hear about on TV have already started doing this “at risk,” so they can manage demand.

Once you find a device that works you cannot really go to your local grocery store to get one.

At-risk manufacturing means you don’t have approval, or you don’t know if the vaccine is going to work, but to reduce or eliminate waiting time to get to the market, you move forward with scale up, construction, manufacturing, etc. The risk is that the investment will not be returned if the vaccine is ineffective or if it is not approved.

It may take several years to scale up a production process like this to the levels required for COVID-19. It involves testing production in a larger vessel. Testing the purification equipment in a larger footprint – and this may get tricky as making soup for four people is not the same as making soup for 100 people. Another bottleneck is equipment and raw material availability. Once you find a device that works you cannot really go to your local grocery store to get one. The same is true for the basic raw materials and supplies – both need time to react to the larger demand.

TA: How much vaccine manufacturing takes place in the U.S.? Do we rely on importing vaccines, or do we have the capacity to make our own?

Pancorbo: Not much vaccine manufacturing takes place in the U.S., really. Traditionally, vaccines were manufactured in other places around the world. After the 2009 flu pandemic our government put a considerable investment into increasing vaccine manufacturing in the U.S., but the larger manufacturers – like Sanofi – are headquartered outside our borders.

TA: How long do you think it will take manufacturers to make enough vaccine to reach everyone who can be vaccinated?

Pancorbo: I would think it will take until late 2021 or mid-2022 to see a significant amount of the population vaccinated.

TA: Will you get the vaccine once it’s available?

Pancorbo: Oui. The approval process followed by FDA is very thorough and trustworthy. And, particularly for COVID-19, a lot of information about the vaccine candidates has been made public from early on, which gives me an additional confidence in the process.


How will vaccine recipients be informed about the benefits and risks of any vaccine that receives an EUA?

FDA must ensure that recipients of the vaccine under an EUA are informed, to the extent practicable given the applicable circumstances, that FDA has authorized the emergency use of the vaccine, of the known and potential benefits and risks, the extent to which such benefits and risks are unknown, that they have the option to accept or refuse the vaccine, and of any available alternatives to the product. Typically, this information is communicated in a patient “fact sheet.” The FDA posts these fact sheets on our website.


How long does it take to make vaccines?

Scanning electron microscopy image of SARS-CoV-2. Credit: National Institute of Allergy and Infectious Diseases-Rocky Mountain Laboratories, NIH

In this post, we focus on how long it takes to develop and manufacture vaccines—particularly those designed to protect against COVID-19.

To address those questions, we spoke with Jennifer Pancorbo, director of industry programs and research at NC State's Biomanufacturing Training and Education Center. Pancorbo is an expert in vaccine manufacturing, with particular expertise in viral vector vaccine development and production processes.

This post is part of a series of Q&As in which NC State experts address questions about the vaccines on issues ranging from safety to manufacturing to how the vaccines will be distributed.

The Abstract: How long does it take to make vaccines?

Jennifer Pancorbo: There are two ways to interpret this question. Do you mean actually manufacturing a vaccine that is already created? Or do you mean designing a new vaccine?

Developing a new vaccine from scratch takes considerable time. It depends a lot on how much information is available about the disease itself, how the disease infects people and spreads, and so on. But it traditionally has taken 5-10 years to get a new vaccine. That makes it truly amazing that we already have one authorized vaccine for COVID-19, and are evaluating stage 3 clinical trial data on others. It speaks volumes about the efforts put into pandemic preparedness and response.

As for actual manufacturing time, that can be affected by the type of vaccine being made—though this isn't really relevant for COVID-19, since all of the vaccines being considered for COVID-19 take about the same amount of time to manufacture.

If we are talking about a vaccine that has already been tested and approved, we could generalize and say that one batch of vaccine, consisting of a couple thousand doses, may take 2-6 weeks to go from starting with raw materials to being a completed vaccine in a vial or syringe.

TA: What types of vaccines are the most promising COVID-19 vaccine candidates?

Pancorbo: mRNA and adenovirus vaccines seem to be the most promising candidates at this time. Those two production systems lend themselves well to rapid design and that is probably why those candidates are coming out first.

We may or may not see a candidate vaccine made with a more traditional technology in the future. It is hard to tell, and may depend a lot on how the initial vaccines work and how much room is left in the market for a different candidate.

TA: How long does it take to make conventional vaccines? And why does it take so long?

Pancorbo: Again there are two angles here.

First, from the stand point of design, it takes a while to understand the disease, its path of infection and spread, in order to find a way to stop it. Also, once an idea to alert the immune system of the invader is conceived, then you need to test the candidate to make sure the conceptual idea works. Once that is acceptable, then you need to establish a manufacturing process that lends itself to large scale production… all those steps take time.

Second, from the stand point of manufacturing, most vaccines are biologicals—meaning they are produced with help from a microorganism. And that means you need time for the microorganisms to grow and get the job done. Here's a general overview of the process:

To produce a vaccine using a biological system, you first select a suitable host. This is typically a well-known organism like bacteria or yeast. Then the genetic material of the host is engineered to provide instructions for the expression of the desired vaccine. In other words, you engineer the organism to make the vaccine for you. The newly engineered organism is then grown in sufficient quantities to be used for production purposes. Once expression is completed by the organism, our vaccine is separated from everything else the organisms produce using operations like filtration. The last step is to mix the purified vaccine with the excipients –or those other components that add stability to the vaccine and allow us to safely transport and store it. The formulated vaccine is then filled into multi-dose vials or single-use syringes for administration.

And there is one more thing, once all the above is completed, then each batch produced must be tested for identity, purity and potency to make sure everyone receives a quality product. As you can imagine, all that takes weeks per batch.

TA: And how long does it take to make mRNA vaccines?

Pancorbo: I am not sure anyone knows this accurately at this point, since no mRNA vaccine has been manufactured before at any scale close to what will be required for COVID-19. I am going to dare say that it will take at least a couple of weeks per batch.

TA: What about adenovirus vaccines?

Pancorbo: Again, we don't have an adenovirus vaccine in the market, so my response is the same as what I said about mRNA vaccines.

TA: How long will it take manufacturers to scale up production once a vaccine has been approved by the FDA?

Pancorbo: Most of the companies you hear about on TV have already started doing this "at risk," so they can manage demand.

At-risk manufacturing means you don't have approval, or you don't know if the vaccine is going to work, but to reduce or eliminate waiting time to get to the market, you move forward with scale up, construction, manufacturing, etc. The risk is that the investment will not be returned if the vaccine is ineffective or if it is not approved.

It may take several years to scale up a production process like this to the levels required for COVID-19. It involves testing production in a larger vessel. Testing the purification equipment in a larger footprint—and this may get tricky as making soup for four people is not the same as making soup for 100 people. Another bottleneck is equipment and raw material availability. Once you find a device that works you cannot really go to your local grocery store to get one. The same is true for the basic raw materials and supplies—both need time to react to the larger demand.

TA: How much vaccine manufacturing takes place in the U.S.? Do we rely on importing vaccines, or do we have the capacity to make our own?

Pancorbo: Not much vaccine manufacturing takes place in the U.S., really. Traditionally, vaccines were manufactured in other places around the world. After the 2009 flu pandemic our government put a considerable investment into increasing vaccine manufacturing in the U.S., but the larger manufacturers—like Sanofi—are headquartered outside our borders.

TA: How long do you think it will take manufacturers to make enough vaccine to reach everyone who can be vaccinated?

Pancorbo: I would think it will take until late 2021 or mid-2022 to see a significant amount of the population vaccinated.

TA: Will you get the vaccine once it's available?

Pancorbo: Yes. The approval process followed by FDA is very thorough and trustworthy. And, particularly for COVID-19, a lot of information about the vaccine candidates has been made public from early on, which gives me an additional confidence in the process.


Voir la vidéo: Quest-ce que le développement? Economie du développement - 02 - EDL (Septembre 2022).